Ученые нашли потенциальный признак существования жизни на Венере

В понедельник, 14 сентября, группа ученых во главе с Джейн Гривз (Jane Greaves) из Кардиффского университета опубликовала в журнале Nature результаты наблюдений газовой оболочки Венеры. В 2017 году астрономы с помощью наземного телескопа Джеймса Кларка Максвелла искали в атмосфере планеты инертные газы или молекулы, которые могли бы иметь биологическое происхождение, и, наряду с другими соединениями, им удалось обнаружить следы фосфина — вещества, состоящего только из фосфора и водорода, PH?. Фосфин входит в число потенциальных веществ-биомаркеров — то есть таких, которые могут указывать на присутствие на планете жизни.

Спустя два года исследователи продолжили изучение атмосферы Венеры с помощью совершенно другого инструмента — комплекса радиотелескопов ALMA. Астрономам вновь удалось обнаружить следы фосфина и на этот раз изучить его распределение в атмосфере — оказалось, что вещество встречается преимущественно в районе экватора, на высоте 53–61 километра над поверхностью планеты.

Основываясь на силе сигнала, команда подсчитала, что содержание фосфина в атмосфере Венеры составляет примерно 20 частей на миллиард. На первый взгляд, может показаться, что это ничтожно мало, на самом деле все наоборот. Дело в том, что в суровых, сверхкислых условиях венерианской атмосферы среднее время жизни этой молекулы составляет всего около 16 минут — а значит, для производства наблюдаемого количества вещества необходимы его постоянные и довольно мощные источники.

И все же торопиться с утверждением о том, что на Венере найдена инопланетная жизнь, пока не стоит.

Откуда берется фосфин?

Использовавшийся в качестве химического оружия в Первую мировую войну, сегодня этот ядовитый газ с запахом гниющей рыбы применяется, например, в сельском хозяйстве для защиты от вредителей и используется в создании полупроводниковых материалов. Промышленно он может быть получен путем реакции белого фосфора с гидроксидом натрия или калия, а в лабораториях его изготавливают из фосфористой кислоты.

Однако для астробиологов важен совсем другой путь синтеза вещества — известно, что фосфин также производится и некоторыми видами анаэробных (то есть постоянно живущих без кислорода) бактерий. Подобные микроорганизмы обитают в кислотных средах, например в некоторых реках или болотистых почвах, встречаются в птичьем гуано и в кишечных трактах животных.

Раньше фосфин обнаруживали на других планетах Солнечной системы — в частности, в газовой оболочке Сатурна и турбулентной атмосфере Юпитера. Однако его производство без участия живых организмов, как недавно выяснили астробиологи (многие из них вошли и в коллектив авторов новой статьи) требует большого количества энергии. На газовых гигантах он образуется в глубоких слоях атмосферы при высоких температурах и давлении и поднимается вверх за счет конвективных процессов.

Твердые поверхности каменистых планет, к которым относятся Земля и Венера, служат естественным барьером для фосфина, который рождается в недрах (например, при взаимном трении тектонических плит). Кислород, содержащийся в атмосфере и даже внутри поверхностных горных пород, быстро разрушает этот газ, поэтому на нашей планете существование фосфина сегодня связывают исключительно с деятельностью человека и микроорганизмов. И это же, полагают авторы, справедливо и для других каменистых планет.

То есть на Венере есть жизнь?

В пользу утверждения о возможности жизни говорит то, что ученым пока что неизвестны возможные небиологические механизмы производства фосфина на Венере. А значит, бактерии — вполне разумное объяснение. Другие возможные естественные источники фосфина — тяжелые фосфорсодержащие минералы — вряд ли могут подняться на такую большую высоту, где он был обнаружен. Химические реакции, связанные с вспышками молний, не дают достаточного количества газа. На Земле фосфин может производиться еще и вулканами, но «тоннаж» такого синтеза очень небольшой: если бы за производство газа на Венере отвечали только они, вулканическая активность должна была бы быть примерно в 200 раз выше земной.

С другой стороны, астрономы достаточно сдержанно относятся и к заявлениям о том, что обнаружение фосфина однозначно указывает на присутствие в атмосфере Венеры живых организмов. Во-первых, наблюдения британо-американской группы необходимо будет повторить и подтвердить другим исследователям. Кроме того, придется провести целый ряд дополнительных наблюдений и моделирований. Как маркер возможной жизни фосфин все еще очень слабо изучен (авторы статьи опираются фактически на единственную, причем собственную работу, вышедшую в начале 2020 года), и есть вероятность, что многое в моделях, предсказывающих его поведение, еще не учтено. Например, возможно, что газ может скапливаться в средних слоях атмосферы Венеры, где облака скрывают его от разрушительного действия солнечного света (детали того, как глубоко фосфин может находиться в атмосфере, еще предстоит выяснить). Кроме того, вполне возможно, что в производстве фосфина участвуют пока неизвестные науке, но вполне «естественные», то есть не подразумевающие существования жизни, процессы.

Также важно сказать, что фосфин далеко не единственное вещество, которое рассматривается биологами в качестве биомаркера. Гораздо более изученными и известными считаются кислород, озон, вода, метан и углекислый газ. Обнаружение этих веществ в атмосфере планеты, похожей на Землю по массе и по радиусу, может быть весомым аргументом в пользу присутствия на ней известных нам форм жизни. Однако каждый из этих биомаркеров по отдельности может иметь и совершенно простое, абиотическое происхождение, и его обнаружение не гарантирует открытия инопланетных цивилизаций. Это же справедливо и для фосфина: для того, чтобы уверенно говорить об обнаружении жизни, нужен целый набор биомаркеров, укладывающийся в предсказуемый и взаимно согласованный «ансамбль».

Но теоретически жизнь на Венере возможна? Может, туда пора полететь и проверить?

Венеру часто называют сестрой-близнецом нашей планеты из-за сходства по размерам и массе, но условия на ней радикально отличаются от земных. Она имеет плотную атмосферу, преимущественно состоящую из углекислого газа, а ее средняя температура достигает 462 градуса Цельсия — это самая горячая планета Солнечной системы, опережающая по этому параметру даже близкий к Солнцу Меркурий. Кроме того, Венера покрыта плотным слоем серных облаков, а атмосферное давление у ее поверхности почти в 90 раз выше земного. «Пусть условия на поверхности Венеры и делают гипотезу о существовании там жизни неправдоподобной, ее облака — совсем другая история», — писали Карл Саган и Гарольд Моровиц в журнале Nature еще в 1967 году.

Венерианские облака действительно довольно интересны с точки зрения астробиологии. Помимо серной кислоты, там также содержатся (пусть и в крайне небольших количествах) основные ингредиенты для известных нам форм жизни: вода и органические соединения. На эти вещества попадает солнечный свет, а на среднем уровне облачного слоя давление и температуры уже не отличаются от земных настолько сильно, как на поверхности. Гипотетически в таких условиях на Венере могли бы существовать и земные экстремофилы — бактерии и микроорганизмы, которые способны жить и размножаться при очень высокой температуре и давлении. На Земле экстремофилы встречаются на дне океана вблизи геотермальных источников, в арктических пустынях и даже в кислотных водоемах, таких как Рино Тинто в Испании.

В будущем команда намерена проверить полученные ими данные с помощью стратосферной инфракрасной обсерватории SOFIA, работающей с борта летящего самолета «Боинг-747». Кроме того, в проверке новых данных могут помочь активно готовящийся к запуску телескоп «Джеймс Уэбб» и будущие миссии DAVINCI+ и «Венера-Д», которая может быть запущена между 2029 и 2031 годами.

Помимо далеких, хотя и запланированных миссий, в изучении жизни на Венере теперь могут появиться и новые, неизвестные до сих пор игроки. Сегодня, сразу же после публикации данных об обнаружении фосфина в Nature, о планах по исследованию Венеры сообщил российский бизнесмен Юрий Мильнер, основатель фонда Breakthrough Initiatives. Группу, которая будет заниматься этим проектом на деньги фонда, возглавит американский планетолог из Массачусетского технологического института Сара Сигер — она также входит в коллектив авторов новой статьи. Поскольку процесс публикации таких работ обычно растягивается на многие месяцы, а планы фонда Мильнера были объявлены буквально сразу после ее выхода, можно предположить, что в фонде уже давно знали о полученных учеными результатах и оценили перспективы будущей миссии. Комментируя результаты работы астробиологов, Юрий Мильнер не скрывал радости: «Обнаружение жизни где-либо за пределами Земли было бы поистине знаменательным событием, — приводит его слова пресс-служба фонда. — И если есть ничтожный шанс, что она находится прямо по соседству с нами, на Венере, то изучение этой возможности является неотложным приоритетом для нашей цивилизации».

На волне интереса к Венере глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин уже успел рассказать, что Россия тоже планирует отправить к Венере собственную экспедицию, помимо «Венеры-Д» (которая готовится в сотрудничестве с США). Никаких деталей об этом проекте пока что не известно, но представить, что это могло бы быть, не очень сложно. Астроном Владимир Сурдин, старший научный сотрудник Института имени П. К. Штернберга РАН, в разговоре с «Медузой» заметил, что самым логичным шагом для всех желающих исследовать Венеру сегодня было бы обращение к наработкам советских миссий, которые уже исследовали планету в конце 80-х.