Когда ученые обнаружили фосфин в атмосфере Венеры в 2020 году, это спровоцировало возобновление оживленных дискуссий о Венере и ее потенциальной обитаемости. Было бы странно, если бы обнаружение не вызвало интереса, поскольку фосфин является потенциальным биомаркером. Понятно, что людям было любопытно. К сожалению, дальнейшее исследование не смогло подтвердить его наличие.
Но даже без фосфина атмосфера Венеры полна химических процессов, намекающих на биологические процессы. Пришло ли время отправить астробиологическую миссию на нашу адскую сестринскую планету?
Хотя дискуссия о фосфине довольно быстро утихла, есть и другие, более продолжительные признаки того, что атмосфера Венеры содержит химические аномалии, некоторые из которых могут иметь отношение к жизни. Например, некоторые атмосферные газы, похоже, вышли из термодинамического равновесия. Еще больше усложняет ситуацию то, что ученые не уверены в том, каков состав крупных частиц в нижних слоях атмосферы.
Авторы новой статьи показывают, почему Венера привлекает наше химическое любопытство, и предполагают, что пришло время астробиологической миссии, чтобы удовлетворить его.
Статья посвящена теме «Астробиологический потенциал химических аномалий атмосферы Венеры и других необъяснимых свойств облаков». Он еще не прошел рецензирование и не был опубликован, но доступен на сервере препринтов arxiv.org. Ведущий автор — Януш Петковски, исследователь-астробиолог из Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.
«Учёные уже более полувека размышляют о Венере как об обитаемом мире, — пишут авторы, — основываясь на земных 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 нем преобладает углекислый газ, что другим его основным компонентом является азот и что он поддерживает плотные облака серной кислоты. Другие химические вещества присутствуют лишь в крошечных следовых количествах.
Особый интерес представляет область атмосферы на высоте от 48 до 60 км над поверхностью. На этой высоте и давление, и температура приближаются к земным уровням. На высоте примерно 52,5–54 км температура колеблется от 20 °C до 37 °C.) На высоте примерно 49,5 км над поверхностью давление такое же, как на уровне моря Земли. На поверхности Венеры не может быть жидкой воды, но в атмосфере это возможно.
Это основа для рассмотрения потенциальной обитаемости Венеры.
Но есть и множество химических соображений, и в своей статье авторы обрисовывают одну давнюю загадку атмосферы планеты.
«В этой статье мы рассматриваем и суммируем длительные, необъяснимые атмосферные наблюдения Венеры.
которые были приобретены за последние полвека», — пишут они.
Большая часть загадок вокруг Венеры связана с так называемыми «неизвестными поглотителями». Еще в 1920-х годах ультрафиолетовые наблюдения показали необычные высококонтрастные особенности, которые перемещаются вместе с четырехдневным вращением верхней облачной платформы Венеры. Что-то поглощает ультрафиолетовый свет. «Много усилий было потрачено на попытку идентифицировать вещество(а), ответственное за поглощение в диапазоне 320–400 нм, но ни один предложенный кандидат не удовлетворяет всем ограничениям наблюдений, что приводит к часто используемому описательному термину «неизвестный поглотитель УФ-излучения»». пишут авторы.
Исследователи предприняли длительные усилия, чтобы понять, чем может быть поглотитель или поглотители, и некоторые добились прогресса. Исследования показали, что за это могут быть ответственны аллотропы серы и соединения серы, и исследователи открыли новые пути их образования в атмосфере Венеры. Но эти пути являются результатом моделирования, а не исследований. Не все согласны с этими выводами. Нет никакого консенсуса.
«Несмотря на десятилетия усилий и наблюдений двух орбитальных космических аппаратов в 21 веке («Венера Экспресс»)
ESA и Akatsuki JAXA), ни одна из предложенных молекул-кандидатов не оказалась полностью подходящей
данные наблюдений», — поясняют авторы. Кандидаты либо не соответствуют профилю, либо их недостаточно. Некоторые из предложенных кандидатов также нестабильны.
Но очень важно понять, что это такое. «Неизвестный поглотитель чрезвычайно эффективен: он улавливает более 50% солнечной энергии, достигающей Венеры, что оказывает последующее влияние на структуру и динамику атмосферы», — пишут авторы. Хотя загадка остается, это огромная недостающая часть, которая блокирует наши усилия по пониманию планеты.
Некоторые исследователи предполагают, что поглотитель УФ-излучения является признаком биологической активности облаков. «Спектральные характеристики облаков Венеры, включая сильное УФ-поглощение, соответствуют спектру некоторых видов земных бактерий», — объясняют авторы.
Еще одна загадка касается нижних облаков. Подмножество облачных частиц размером более 7 мкм неизвестно. Загадки добавляет то, что некоторые из них не круглые. Мы знаем это из миссии НАСА «Пионер Венеры». Поскольку частицы, называемые частицами режима 3, не имеют сферической формы, они не могут быть каплями жидкости. «Природа и состав частиц режима 3 обсуждаются на основе имеющихся в настоящее время данных», — пишут авторы, давая понять, что нам нужно больше данных от современной миссии.
Некоторые предполагают, что частицы могут быть серной кислотой, но авторы говорят, что данные исключают это. Если это не серная кислота, это подтверждает идею о том, что жизнь может сохраняться в облаках. «Этот результат может указывать на неизвестный химический состав и интригует в отношении возможного присутствия «жизни, какой мы ее знаем», которая не может противостоять среде концентрированной серной кислоты», — объясняют авторы.
Однако следует отметить, что не все ученые согласны с тем, что крупные частицы вообще существуют и что вместо этого ошибки калибровки могут быть причиной их обнаружения.
Авторы излагают и другие причины, по которым только биологическая миссия на Венеру может раскрыть эти загадки. Измерения на месте программы «Венера» и воздушных шаров VeGa показали, что в атмосфере присутствуют нелетучие соединения, необходимые для жизни. Жизнь, какой мы ее знаем, требует металлов, включая железо. Венера нашла железо, а ВеГа — нет. Еще одна загадка, ожидающая своего разрешения.
В атмосфере Венеры есть и другие необъяснимые компоненты. Существуют следы газов, характеристики содержания которых ученые не могут объяснить. Венера и «Пионер» также нашли там кислород. Никто не знает, откуда оно взялось, и это предмет частых дискуссий. Другие химические обнаружения добавляют загадочности и сложности.
Самое неприятное в изучении Венеры издалека заключается в том, что многие наблюдения можно объяснить либо биотическими, либо абиотическими процессами. Вот почему нам нужна биологическая миссия.
«Пригодность венерианских облаков также должна быть изучена с помощью новых миссий на месте», — объясняет автор. С ними согласны многие учёные, в том числе известный планетолог Сара Сигер. На самом деле Сигер идет еще дальше, предполагая, что необходима миссия по возврату образцов.
В будущем нас ждут миссии на Венеру. Миссия НАСА VERITAS и миссия DAVINCI направятся к Венере, но не раньше, чем через несколько лет. DAVINCI отправит зонд в атмосферу Венеры для наблюдений на месте, а VERITAS составит более подробную карту поверхности.
Между тем, данные, которые у нас есть, — это все, с чем приходится работать ученым, работающим с данными. Хотя ученые изобретательны и решительны, этого недостаточно.
Только миссия на Венеру, сосредоточенная исключительно на биологии и химии, сможет раскрыть тайны планеты.
