Нові дані свідчать про те, що Венера може підтримувати життя

Нові попередні докази наявності фосфіну та аміаку в атмосфері Венери поглиблюють таємницю того, що саме утворює ці гази. Дивовижне походження фосфіну, а тепер і аміаку, означає, що ідея про те, що ці хімічні речовини можуть мати біологічне джерело на Венері, серйозно розглядається деякими вченими.

Венера здається малоймовірним місцем для життя через неймовірно високу температуру поверхні, достатню для розплавлення свинцю, і страхітливий поверхневий тиск. Наявність фосфіну та аміаку в хмарах другої від Сонця планети та найгарячішої планети Сонячної системи означає, що якби там могло існувати життя, воно було б знайдено високо над поверхнею Венери.

Нові виявлення фосфіну та аміаку були отримані командою під керівництвом Джейн Грівз з Університету Кардіффа за допомогою субміліметрових радіохвиль, зібраних телескопом Джеймса Клерка Максвелла (JCMT) на Гаваях і телескопом Грін-Бенк у Західній Вірджинії.

«Ми не знаємо, як можна виробляти фосфін або аміак у насиченій киснем атмосфері, як у
Венери», — сказав член команди та астрофізик Дейв Клементс з Імперського коледжу в Лондоні в інтерв’ю Space.com. Знову ж таки, незрозуміло, чому біологія на
Землі виробляє фосфін.» Ми не знаємо, чому бактерії виробляють фосфін, чи то в калі пінгвінів, чи в кишках борсука, але вони знають».

Виявлення фосфіну над Венерою викликає суперечки

Початкове виявлення JCMT фосфіну на Венері у 2020 році Ґрівз та її командою зустріло гостру незгоду з деяких сторін. Ця розбіжність була зосереджена на тому, як оброблялися дані та чи створювали це помилкові сигнали, оскільки спостереження за допомогою інших телескопів не давали виявити фосфін.

Клементс сказав, що ці технічні розбіжності тепер вирішено, і що останні вимірювання з використанням нового детектора на JCMT під назвою Nāmakanui (що означає «Великі очі» на Гавайських островах) були отримані з трьох спостережних кампаній, кожна з яких надала в 140 разів більше даних, ніж початкове виявлення.

«Nāmakanui — це набір із трьох різних приймачів на трьох різних частотах», — сказав Клементс.

Один із цих приймачів, який називається «Ū’ū (назва конкретної великоокої риби, яка бачить у темряві у водах навколо Гаваїв), здатний виявляти фосфін, а також діоксид сірки та «напівважку воду» ( HDO), вода з трьома атомами водню, а не двома і звичайним одним атомом кисню. І діоксид сірки, і HDO змінюються з часом у хмарах Венери, і команда Грівза та Клементса також хоче побачити, як змінюється фосфін.

«Є підозри, ймовірність, що кількість фосфіну може змінюватися з часом, але ми не знаємо, що зумовлює таку мінливість», — сказав Клементс.

Однією з можливостей є те, що ультрафіолетове світло від Сонця розщеплює молекули у верхній атмосфері Венери, викликаючи мінливість фосфіну. Клементс зазначив, що початкове виявлення фосфіну відбулося, коли JCMT спостерігав ранковий термінатор на Венері, де нічна сторона планети перетворювалася на денну. Вночі сонячне ультрафіолетове світло не матиме впливу, дозволяючи фосфіну накопичуватися.

Інші спостереження, проведені космічним кораблем Європейського космічного агентства «Венера Експрес», SOFIA (Стратосферна обсерваторія інфрачервоної астрономії) та інфрачервоним телескопом НАСА на Гаваях, спостерігали Венеру, коли день переходив у ніч, і сонячне ультрафіолетове випромінювання могло вже значно розвіятися. фосфіну, тому їм було важко його виявити.

Відтоді Клементс повторно проаналізував дані SOFIA та виявив слабкий натяк на наявність фосфіну. Ракеш Могул з Каліфорнійського державного політехнічного університету також виявив велику кількість фосфору під час повторного аналізу даних мас-спектрометра зі старої місії Pioneer Venus 1978 року.

«Якщо фосфін руйнується сонячним ультрафіолетом, це узгоджується з іншими спостереженнями, які не виявляють його», — сказав Клементс. Це також свідчить про те, що фосфін швидко поповнюється якимось невідомим процесом.

Чи може аміак зробити Венеру більш придатною для життя?

Виявлене на Венері радіотелескопом Грін-Бенк походження аміаку таке ж каламутне, як і походження фосфіну. Проте, якщо його присутність в атмосфері Венери реальна, це може дати мікробному життю можливість вижити в тамтешніх екстремальних умовах.

Однією з перешкод для уявлення про те, як життя може вижити в атмосфері Венери, є чиста кислотність середовища з хмарами чистої сірчаної кислоти. Незважаючи на те, що температура на висоті від 31,6 до 38,5 миль (51-62 кілометрів) є помірною, на відміну від спекотних 870 градусів за Фаренгейтом (465 градусів за Цельсієм) на поверхні, ніхто не може зрозуміти, як життя може вижити в кислотності. Аміак забезпечує життя для цього. При змішуванні з діоксидом сірки аміак нейтралізує частину кислотності.

«Він все ще жахливо кислий», — сказав Клементс. «Але це робить краплі сумісними принаймні з ацидофільними екстремофілами, які, як ми знаємо, існують на Землі».

Здатність життя виживати в таких умовах також нещодавно була підтверджена відкриттям того, що амінокислоти можуть залишатися стабільними серед високих концентрацій сірчаної кислоти. Все ще можливо, що і фосфін, і аміак, виявлені навколо Венери, мають більш приземлене пояснення. Зрештою, обидва знаходяться в атмосферах газових гігантів Юпітера і Сатурна.

На цих газових гігантах Сонячної системи ці хімічні речовини утворюються глибоко в атмосфері водню в умовах надзвичайно високого тиску та високої температури, перш ніж переносяться на вершини хмар висхідними конвекційними потоками.

Проблема полягає в тому, що ми очікуємо знайти фосфін (який складається з фосфору з трьома атомами водню) і аміак (що складається з одного атома азоту з трьома атомами водню) у насичених воднем атмосферах, таких як Юпітер і Сатурн.

«Але якщо ви перебуваєте в насиченій киснем атмосфері, як-от на Венері чи Землі, усе має бути пов’язане з киснем», — сказав Клементс. «Щойно у вас з’явиться вільний водень, він вступить у реакцію з чимось за участю кисню. Ми не досліджували хімічні шляхи виробництва аміаку настільки, як це було з фосфіном, тому що результат такий новий, але я цілком сподіваюся, що це точно така ж проблема».

Клементс припускає можливість того, що і фосфін, і аміак виробляються якоюсь рідкісною фотохімією у верхній атмосфері Венери, яка включає сонячний ультрафіолет, який розщеплює молекули та дозволяє утворювати фосфін і аміак із молекулярних уламків. Якщо це так, то цей процес ще ніхто не спостерігав, навіть у лабораторії.

Клементс також зазначив, що дослідник крижаних супутників Юпітера (JUICE) Європейського космічного агентства пролетить повз Венеру в серпні 2025 року, щоб допомогти направити її до системи Юпітера. JUICE має інструменти, здатні виявляти фосфін і аміак, але немає гарантії, що його прилади будуть увімкнені та розгорнуті на Венері.

«Ми все ще намагаємося переконати інженерів, які не люблять включати речі в польоті», — сказав Клементс.

Отже, існування фосфіну та аміаку в атмосфері Венери ще деякий час може залишатися дискусійним, навіть суперечливим. З огляду на можливі наслідки для життя, ставки не можуть бути вищими.

Висновки команди ще не були рецензовані та не опубліковані. Хоча інші вчені ще не змогли їх уважно вивчити, вони були представлені в презентаціях на Національній астрономічній зустрічі 2024 року у Великобританії в липні.