Исследователи обнаружили в облаках Венеры фосфин — газ, вырабатываемый на Земле анаэробными бактериями. Это первый случай находки конкретного "маркера жизни" на другой планете. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy. Обстановка на поверхности Венеры мало подходит для жизни — температура около 470 градусов Цельсия и давление больше 90 бар, но на высоте 50-65 километров над поверхностью, в так называемом верхнем облачном слое, условия вполне приемлемые и напоминают земные. Поэтому ученые ищут возможные признаки жизни на Венере в верхних слоях ее атмосферы.
В течение десяти лет ученые наблюдали за изменениями, происходящими в атмосфере Венеры с помощью ультрафиолетовых сканеров, установленных на космическом аппарате Европейского космического агентства "Венера-экспресс" и автоматической межпланетной станции Японского агентства аэрокосмических исследований "Акацуки", а также спектрометров американской автоматической межпланетной станции "Мессенджер", основной целью которой было изучение Меркурия, и космического телескопа "Хаббл".
В целом облака Венеры, состоящие в основном из сернистого газа и частиц серной кислоты с небольшим количеством воды, довольно плохо поглощают солнечное излучение, отражая до 75 процентов падающего потока. Однако на их фоне наблюдаются темные пятна, в пределах которых поглощение составляет до 50 процентов и более. Эти пятна со временем то появляются, то исчезают, меняя свое местоположение и четкость очертаний. Ученые предполагают, что вблизи верхнего уровня облаков формируются скопления крошечных частиц, характеризующиеся широким диапазоном спектра поглощения солнечной энергии — от ультрафиолета до видимого, и этот "неизвестный поглотитель" вполне может иметь биогенную природу.
По крайней мере, частицы имеют примерно тот же размер и обладают такими же светопоглощающими свойствами, что и микроорганизмы, обнаруженные в атмосфере Земли. Гипотезу о том, что темные пятна в облаках Венеры сложены микроорганизмами, в свое время поддерживали такие крупные ученые, как американский биофизик Гарольд Моровиц и известный астроном и астрофизик Карл Саган. Но наблюдений поглощательной способности и результатов моделирования недостаточно. Нужны конкретные доказательства присутствия самих бактерий или их жизнедеятельности.
Первое вещественное доказательство
Исследователи их США, Великобритании и Японии под руководством Джейн Гривз (Jane Greaves) из Школы физики и астрономии Кардиффского университета в Уэльсе проанализировали спектральные данные, полученные инфракрасным телескопом Джеймса Кларка Максвелла на Гавайах и комплексом радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама в 2017 и 2019 годах соответственно, и обнаружили в верхнем облачном слое Венеры на высоте около 53–62 километров над поверхностью однозначные признаки фосфина — газа, который в земных условиях имеет исключительно биогенное происхождение.
Фосфин, или фосфористый водород (РН3) на Земле производят анаэробные бактерии, которые могут жить и получать энергию при полном отсутствии кислорода. Любое другое происхождение фосфина в настоящее время неизвестно. Поэтому в 2019 году астробиологи признали фосфористый водород потенциальным биомаркером, наряду с кислородом и метаном, потенциально указывающим на наличие жизни. Правда, не всегда. Например, фосфин присутствует в атмосферах газовых гигантов — Юпитера и Сатурна, но там его природа совсем другая: газ образуется в нижних слоях, где среда восстановительная, а давления огромные, а затем, в результат атмосферной конвекции доставляется в верхние слои, где его уже фиксируют спектрометры.
А химическая среда в облаках Венеры — экстремально кислая. И в ней фосфор может присутствовать только в окисленной форме, а фосфин разрушается очень быстро. Так же — и на поверхность каменистых планет, таких как Земля, Марс и Венера, кора которых сложена в основном кислыми породами. Для того, чтобы его спектральные линии устойчиво присутствовали в наблюдениях, на поверхности планеты или в атмосфере должны действовать процессы, постоянно генерирующие этот газ в количествах, достаточных для обнаружения.
Приборы показали содержания фосфина в облаках Венеры около 20 частей на миллиард. По оценкам ученых, для поддержания такого уровня продуктивность самой системы должна составлять 106-107 молекул на сантиметр в секунду. Для сравнения, темпы производства фосфина земными сообществами анаэробных бактерий примерно на порядок выше — 107-108 молекул на сантиметр в секунду. Для самих бактерий жизнь в экстремально кислой среде — не проблема. Например, Helicobacter pylori прекрасно себя чувствуют в желудке человека, клетки которого продуцируют соляную кислоту, а в кислых вулканических источниках на Земле найдены бактерии Thiobacillus ferrooxidans, питающиеся соединениями серы и имеющие, кстати, очень сходные с "неизвестным поглотителем" кривые поглощения в ультрафиолетовом диапазоне.
Авторы проверили несколько версий возможного абиогенного образования фосфина в атмосфере Венеры — разряды молний, пролет микрометеоритов или химические процессы, происходящие в облаках, однако ни одна из этих версий не подтвердилась: моделирование показало, что все эти процессы создают ничтожно малое количество молекул РН3. Исследователи отмечают, что теоретически газ может быть продуктом каких-то неизвестных фотохимических или геохимических реакций, но скорее всего в атмосфере Венеры действительно обитают микробы. Окончательный же ответ смогут дать только пробы аэрозоля из облаков планеты, полученные космическими зондами.
