Когда в 2020 году учёные обнаружили фосфин в атмосфере Венеры, это вызвало новые оживлённые дискуссии о Венере и её потенциальной обитаемости. Было бы странно, если бы это открытие не вызвало интереса, ведь фосфин — потенциальный биомаркер. Поэтому любопытство людей вполне понятно. К сожалению, дальнейшие исследования не смогли подтвердить его наличие.
Но даже без фосфина атмосфера Венеры полна химических интриг, которые намекают на возможные биологические процессы. Может, пора отправить астробиологическую миссию на нашу адскую планету-сестру?
Хотя обсуждение фосфина довольно быстро сошло на нет, есть и другие, дольше существующие признаки того, что атмосфера Венеры содержит химические аномалии, некоторые из которых могут иметь отношение к жизни. Например, некоторые из атмосферных газов, похоже, находятся вне термодинамического равновесия. К тому же учёные не знают точно, каков состав крупных частиц в нижних слоях атмосферы.
Авторы новой работы объясняют, почему Венера привлекает нас с химической точки зрения, и предполагают, что настало время для астробиологической миссии, чтобы удовлетворить его.
Статья называется «Астробиологический потенциал химических аномалий в атмосфере Венеры и других необъяснимых свойств облаков». Она ещё не прошла рецензирование и не опубликована, но доступна на сервере препринтов arxiv.org. Ведущий автор — Януш Петковски, исследователь астробиологии на факультете наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.
«Учёные уже более полувека предполагают, что Венера может быть пригодна для жизни, — пишут авторы, — основываясь на похожей на земную температуре и давлении в облаках Венеры на высоте 48-60 км над поверхностью».
Большинство людей, интересующихся космосом, знают, что атмосфера Венеры чрезвычайно плотная и горячая. Мы также знаем, что в ней преобладает углекислый газ, что другой её основной компонент — азот, и что она поддерживает плотные облака серной кислоты. Другие химические вещества присутствуют лишь в ничтожных, следовых количествах.
Особенно интересна область атмосферы между 48 и 60 км над поверхностью. На этой высоте и давление, и температура приближаются к земным показателям. Между 52,5 км и 54 км температура составляет от 20 °C до 37 °C). На высоте около 49,5 км давление такое же, как на уровне земного моря. На поверхности Венеры не может быть жидкой воды, но в её атмосфере это возможно.
Такова общая картина, на основе которой можно строить предположения о потенциальной обитаемости Венеры.
Но есть и множество химических соображений, и в своей статье авторы раскрывают одну давнюю загадку атмосферы планеты. «В этой статье мы рассматриваем и обобщаем многолетние необъяснимые атмосферные наблюдения Венеры, которые были получены за последние полвека», — пишут они.
Многие загадки вокруг Венеры связаны с так называемым «неизвестным(и) поглотителем(ями)». Ещё в 1920-х годах ультрафиолетовые наблюдения показали необычные высококонтрастные особенности, которые перемещаются вместе с четырёхдневным вращением верхнего слоя облаков Венеры. Что-то в них поглощает ультрафиолетовый свет. «Много усилий было потрачено на попытку идентифицировать вещество (вещества), ответственное за поглощение в диапазоне 320-400 нм, но ни один из предложенных кандидатов не удовлетворяет всем наблюдательным ограничениям, что привело к появлению часто используемого описательного термина «неизвестный УФ-поглотитель», — пишут авторы.
Исследователи предпринимали длительные усилия, чтобы понять, что это может быть за поглотитель или поглотители, и некоторые из них добились успеха. Исследования показали, что за это могут отвечать аллотропные модификации и соединения серы, и учёные открыли новые пути их образования в атмосфере Венеры. Но эти пути являются результатом моделирования, а не исследования. Не все согласны с этими выводами. Консенсуса не существует.
«Несмотря на десятилетия усилий и наблюдения двух орбитальных космических аппаратов в XXI веке (Venus Express ЕКА и «Акацуки» ДЖАКСА), ни одна из предложенных молекул-кандидатов не была признана полностью соответствующей
данным наблюдений», — объясняют авторы. Кандидаты либо не очень хорошо соответствуют профилю, либо недостаточно многочисленны. Некоторые из предложенных кандидатов также не стабильны.
Но очень важно выяснить, что это такое. «Неизвестный поглотитель удивительно эффективен, он улавливает более 50 % солнечной энергии, достигающей Венеры, и, как следствие, влияет на структуру и динамику атмосферы», — пишут авторы. Хотя загадка остаётся загадкой, это огромный недостающий фрагмент, который мешает нашим попыткам понять планету».
Некоторые исследователи предполагают, что УФ-поглотитель является признаком биологической активности в облаках. «Спектральные характеристики облаков Венеры, включая сильное поглощение ультрафиолета, соответствуют спектру некоторых видов земных бактерий», — объясняют авторы.
Ещё одна загадка касается нижних облаков. Подмножество облачных частиц размером более 7 мкм не изучено. Дополнительную загадку добавляет то, что некоторые из них не круглые. Мы знаем об этом благодаря миссии НАСА «Пионер» на Венере. Поскольку частицы, названные частицами Mode 3, не сферические, они не могут быть каплями жидкости. «Природа и состав частиц Mode 3 являются предметом споров с учётом имеющихся в настоящее время данных», — пишут авторы, давая понять, что нам нужны дополнительные данные с современной миссии.
Некоторые предполагают, что частицы могут быть серной кислотой, но авторы говорят, что данные это исключают. Если это не серная кислота, то это говорит в пользу идеи о том, что в облаках может сохраняться жизнь. Этот результат может указывать на неизвестную химию и интригует в смысле возможного присутствия «жизни в том виде, в котором мы её знаем», которая не может противостоять концентрированной среде серной кислоты», — объясняют авторы.
Однако следует отметить, что не все учёные согласны с тем, что крупные частицы вообще существуют, и что их обнаружение может быть вызвано ошибками калибровки.
Авторы приводят и другие причины, по которым только биологическая миссия на Венеру может решить эти загадки. Натурные измерения, проведённые программой «Венера» и аэростатами VeGa, позволили предположить, что в атмосфере присутствуют нелетучие соединения, необходимые для жизни. Для жизни, как мы знаем, необходимы металлы, в том числе железо. Venera обнаружила железо, а VeGa — нет. Ещё одна загадка, которую предстоит разгадать.
В атмосфере Венеры есть и другие необъяснимые компоненты. Там есть следы газов с количественными профилями, которые учёные не могут объяснить. «Венера» и «Пионер» также обнаружили там кислород. Никто не знает, откуда он взялся, и это предмет частых дискуссий. Другие химические обнаружения добавляют загадочности и сложности.
Изучение Венеры издалека сводит с ума тем, что многие наблюдения можно объяснить либо биотическими, либо абиотическими процессами. Вот почему нам нужна биологическая миссия.
«Возможность обитаемости венерианских облаков также должна быть исследована новыми миссиями in situ», — объясняет автор. С ним согласны многие учёные, в том числе известный планетолог Сара Сигер. Более того, Сигер идёт ещё дальше, предполагая, что необходима миссия по возвращению образцов.
В будущем планируются миссии к Венере. Миссия НАСА VERITAS и миссия DAVINCI отправятся к Венере, но только через несколько лет. DAVINCI отправит зонд в атмосферу Венеры для наблюдений in situ, а VERITAS составит более подробную карту поверхности.
Пока же учёным остаётся работать только с теми данными, которые у нас есть. Хотя учёные изобретательны и решительны, этого недостаточно.
Только миссия к Венере, направленная исключительно на изучение биологии и химии, сможет раскрыть тайны планеты.
