Хорошая попытка, но нет. Почему слишком рано говорить о присутствии жизни на Венере

  • Ксения Коваленко

Ученые обнаружили в атмосфере Венеры молекулы фосфина, которые могут иметь биологическое происхождение. Но эксперты считают, что в этом уравнении пока слишком много переменных.

Когда речь заходит о существовании жизни во Вселенной, у нас до сих пор нет окончательного ответа на самый главный вопрос: одиноки ли мы?  Несмотря на тот факт, что ингредиенты для жизни есть повсюду и существует миллиарды шансов на инопланетную жизнь лишь в Млечном Пути, ученые пока не нашли ни одного обитаемого мира за пределами Земли, пишет Forbes.

Усилия SETI и Breakthrough Listen направлены на поиск разумных цивилизаций. На экзопланетах, вращающихся вокруг далеких звезд, может быть жизнь. Измерение спектральных характеристик их атмосфер с помощью транзитной спектроскопии может подтвердить существование жизни на других планетах. В это же время, более близкие Марс, Титан, Европа, Тритон, Энцелад, Плутон и Венера также являются потенциальными кандидатами для поиска жизни.

Фосфин только что был обнаружен на Венере – это захватывающее открытие для науки и может стать ответом на вопрос, существует ли инопланетная жизнь.

По словам ученых, фосфин представляет собой, на первый взгляд, довольно непримечательную молекулу. Наиболее распространенные элементы во Вселенной – водород и гелий, большая часть которых образовалась в результате Большого взрыва. Следующие по распространенности – кислород, углерод и азот, образовавшиеся с предыдущим поколением звезд. В ранних атмосферах каменистых планет нашей Солнечной системы, включая Венеру, Землю и Марс, преобладали эти элементы, содержащие большое количество воды (H2O), метана (CH4) и аммиака (NH3).

В это же время, элементы из тех же семейств, что кислород, углерод и азот, образуют похожие молекулы. Силан (SiH4) аналогичен метану, сероводород (H2S) имеет много общих свойств с водой, а фосфин (PH3)  похож на аммиак.

В новом исследовании группа ученых сделала открытие, что в верхних слоях атмосферы Венеры находится фосфин, количество которого достигает пика в средних широтах. Фосфин присутствует в атмосфере Венеры примерно на уровне 20 частиц на миллиард (ppb).

Возможно, с помощью сделанного открытия, ученые обнаружили "намек" на внеземную жизнь.

Первая часть проведенного исследования действительно надежна, чтобы с уверенностью сказать: на Венере присутствует молекула фосфина. Техника, которую использовали ученые, достаточно проста:

  • Анализ света Венера в радиочастотном спектре;
  • Моделирование известных компонентов и условий атмосферы, чтобы узнать их состав;
  • Моделирование того, как рассматриваемая молекула фосфина будет влиять на радиоизлучение;
  • Сопоставление полученных данных, чтобы подтвердить присутствие молекулы, а также выяснить ее количество.

Контрольный радиосигнал был подтвержден сразу двумя обсерваториями – инфракрасным Телескопом Джеймса Кларка Максвелла и комплексом радиотелескопов ALMA. Независимо друг от друга они подтвердили одну и ту же характеристику поглощения одинаковой силы на одной и той же длине волны. Венера – известный естественный радиоизлучатель, и фосфин создает характерный "провал" в этом излучении своим присутствием.

Данные, полученные с двух независимых телескопов, JCMT и ALMA, показывают сигнатуру фосфина на радиоволнах. Фото: ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY.

Открытие достаточно крупное, но само по себе говорит слишком мало. Группа ученых обнаружила, что фосфин существует в "умеренной зоне" Венеры или рядом с ней. В этой области температура и давление частично похожи на те, что фиксируются на Земле. Несмотря на туманную, плотную атмосферу, богатую серной кислотой, обнаруженный сигнал фосфина наиболее сильный в средних широтах Венеры, где его концентрация достигает 20 ppb или около 0,000002% атмосферы планеты.

Молекулы имеют много разных длин волн, на которых они могут поглощать свет, а это означает, что ученые видят много различных сигнатур, если хотят количественно оценить присутствие и свойства молекулы в атмосфере Венеры. Пока исследователям удалось обнаружить молекулу только на одной конкретной длине волны.

После этого, ученым предстоит установить природу происхождения этой молекулы.

"Это чрезвычайно сложная игра. У нас есть долгая история поиска неожиданных сигнатур, когда мы признаем, что нашего понимания недостаточно, чтобы объяснить увиденное, и делаем самый дикий вывод из всех: доказательство инопланетной жизни", – пишет теоретик-астрофизик и научный писатель Этан Сигел.

Около 40 лет назад в атмосфере Титана была обнаружена окись углерода, химический состав которой не мог объяснить имеющуюся сигнатуру. Позже ученые поняли, что спутник Сатурна Энцелад, который богат гейзерами, добавляет воду в атмосферу Титана. Загадка была решена десятилетия спустя.

С 2004 года ученые начали обнаруживать метан на Марсе. Теперь они знают, что метан на Марсе имеет сезонных характер и появляется там в течение одного дня. В большинстве подобных случаев, некоторые ученые начинают искать биологические объяснения, где геохимические причины более вероятны.

Обнаружение фосфина на Венере совсем не обыденное происшествие. Хотя поверхность Венеры, как и многие другие скалистые тела в Солнечной системе, содержит обильное количество фосфора (в форме различных фосфатов), преобразование этих фосфатов в фосфин является сложной задачей. Один из ученых, работавших над исследованием, доктор Уильям Бейнс, подробно описал три возможных способа для преобразования:

  • Фотохимические процессы, вызванные излучением Солнца в верхних слоях атмосферы Венеры;
  • Химические процессы от термодинамических эффектов в нижних слоях атмосферы;
  • Геохимические процессы в результате химических реакций на поверхности планеты.

Используя наиболее подробное химическое моделирование, а также рассмотрев ряд экзотических сценариев, ученый обнаружил, что ни один из них не подходит. Во всех случаях производится слишком мало фосфина, чтобы объяснить силу наблюдаемого сигнала.

Означает ли это, что фосфин мог быть произведен биологическим путем?

"Конечно. На самом деле, фосфин появляется на Земле исключительно биологическим путем. Его производят бактерии в анаэробной среде, или же в лабораториях во время контролируемых химических реакций. Однако, мы много не знаем о появлении фосфина естественным путем, в том числе, какой именно организм его производит (предположительно, это форма кишечной палочки). Также неизвестен биохимический путь, результатом которого является фосфин, и можно ли его воспроизвести неорганически", – подчеркивает автор статьи.

В это же время, фосфин был обнаружен в изобилии во Вселенной. В больших количествах он присутствует в атмосферах газовых гигантов Юпитера и Сатурна. Фосфин присутствует в чистом виде, а также связанный с другими молекулами вокруг богатых углеродом звезд и в межзвездной среде. Он обнаружен в незначительных количествах на Земле (благодаря бактериям), а теперь в облачных слоях Венеры.

Но, как фосфин появился на Венере?

"Одно можно сказать наверняка: это определенно связано с неизвестной химической реакцией. Кака-то химия, в той или иной форме, производит эти многочисленные молекулы фосфина. Но неизвестной остается причина этой химической реакции. Она может быть связана с геологическим процессом, химическим или биологическим процессом", – отмечает Сигел.

Но, по его мнению, делать основную ставку на биологический процесс – все равно, что "покупать один лотерейный билет и надеяться сорвать джекпот". Если жизни производит фосфин, она должна каким-то образом выжить, вступая в реакцию с серной кислотой. Микроорганизмы, производящие молекулу, должны быть чрезвычайно многочисленными, чтобы производить достаточно количество фосфина для такого сильного сигнала. Такой сценарий не является невозможным, но достаточно абсурден, считают эксперты.

На Юпитере и Сатурне фосфин появляется за счет интенсивного давления, создаваемого плотной атмосферой из водорода, чего нет на Венере. Но ученые не могут исключить все потенциальные химические реакции для Венеры, а лишь те, что считают возможными. Как отметили сами авторы исследования:

"Даже в случае подтверждения открытия мы подчеркиваем, что обнаружение (фосфина, – ред.) не является надежным доказательством существования жизни, а только аномальным и необъяснимым химическим составом".

На сегодняшний день науки еще много не знает о Венере. Какова плотность различных газов в атмосфере в зависимости от широты и высоты? Каково распределение фосфина? Какие молекулы-предшественники задействованы? И как присутствие различных соединений серы, которой очень много в атмосфере Венеры, меняют уравнения химических реакций?

"Это один из самых захватывающих моментов жизни ученого: мы открыли нечто неизвестное, и обычные объяснения не работают. В атмосфере Венеры присутствует относительно много молекулы фосфина, и мы не знаем, откуда она взялась. Чтобы разобраться, нам потребуются не только новые наблюдения, но и дополнительные миссии для исследования планеты. Когда дело касается жизни на Венере, единственный способ найти ответы – отправиться на планету", – пишет автор.

Он также считает, что теория о жизни на Венере пока является всего лишь спекулятивной идеей. Способность ученых задавать вопросы о жизни во Вселенной намного опережает данные, к которым есть доступ в настоящее время.

"Нам предстоит разгадать новую увлекательную тайну прямо здесь, на нашем собственном космическом заднем дворике. Для любого, кто интересуется Вселенной, какой она есть на самом деле, этого должно быть более чем достаточно", – подытожил теоретик-астрофизик.