Полученные данные, по словам исследователей, содержат еще более убедительные доказательства того, что фосфин присутствует в облаках Венеры, нашей ближайшей соседки. Планета, которую иногда называют злым близнецом Земли, похожа на нашу по размерам, но температура на поверхности может плавить свинец, а облака состоят из едкой серной кислоты, рассказывает CNN .
Работе помог новый приемник, установленный на одном из приборов, используемых для наблюдений, - телескопе Джеймса Клерка Максвелла на Гавайях, что придало команде больше уверенности в своих выводах.
“Кроме того, самих данных гораздо больше”, - говорит Дэйв Клементс, преподаватель астрофизики в Имперском колледже Лондона.
“Мы провели три кампании наблюдений, и всего за одну из них мы получили в 140 раз больше данных, чем при первоначальном обнаружении, - сказал он. – И то, что у нас есть на данный момент, указывает на то, что мы снова обнаружили фосфин”.
Отдельная группа, в которую также входит Клементс, представила доказательства существования другого газа - аммиака.
“Это, возможно, более важно, чем открытие фосфина, - добавил он. – Мы еще далеки от того, чтобы утверждать это, но если на Венере есть жизнь, производящая фосфин, мы понятия не имеем, почему она его производит. Однако, если на Венере есть жизнь, производящая аммиак, у нас есть идея, почему она может хотеть дышать аммиаком”.
На Земле фосфин - это неприятно пахнущий токсичный газ, образующийся при разложении органических веществ или бактерий, в то время как аммиак - это газ с резким запахом, который естественным образом присутствует в окружающей среде и также вырабатывается в основном бактериями в конце процесса разложения растительных и животных отходов, поясняет CNN.
“Фосфин был обнаружен в атмосфере Сатурна, но в этом нет ничего неожиданного, потому что Сатурн - газовый гигант”, - сказал Клементс. “В его атмосфере очень много водорода, поэтому там преобладают любые соединения на основе водорода, такие как фосфин или аммиак”.
Однако скалистые планеты, такие как Земля, Венера и Марс, имеют атмосферу, в которой кислород доминирует в химическом составе, потому что у них не было достаточной массы, чтобы сохранить водород, который был у них при первоначальном формировании, и этот водород улетучился.
Поэтому обнаружение этих газов на Венере стало неожиданностью. “По всем обычным ожиданиям, их там быть не должно, - комментирует Клементс. – Фосфин и аммиак были предложены в качестве биомаркеров, в том числе и на экзопланетах. Поэтому обнаружение их в атмосфере Венеры интересно и с этой точки зрения. Когда мы опубликовали результаты исследования фосфина в 2020 году, вполне понятно, это было неожиданностью”.
Последующие исследования опровергли полученные результаты, предположив, что фосфин на самом деле был обычным диоксидом серы. Данные, полученные с приборов, отличных от тех, которые использовала команда Клементса, таких как космический аппарат "Венера Экспресс", инфракрасный телескоп НАСА и ныне не существующая воздушная обсерватория СОФИЯ, также не смогли подтвердить результаты исследования фосфина.
Но Клементс сказал, что его новые данные, полученные с помощью большого миллиметрового/ субмиллиметрового массива Atacama, или ALMA, исключают возможность того, что диоксид серы может быть загрязнителем и что отсутствие фосфина в других наблюдениях связано со временем. “Оказывается, все наши наблюдения, в которых был обнаружен фосфин, были сделаны при переходе атмосферы Венеры из ночной в дневную, - сказал он, - а все наблюдения, в которых фосфин не был обнаружен, были сделаны при переходе атмосферы из дневной в ночную”.
В течение дня ультрафиолетовый свет солнца может расщеплять молекулы в верхних слоях атмосферы Венеры. “Весь фосфин запекается, и именно поэтому вы его не видите”, - рассказал Клементс, добавив, что единственным исключением была Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии, которая проводила наблюдения ночью. Но дальнейший анализ этих данных, проведенный командой Клементса, выявил слабые следы молекулы, что подтвердило теорию.
Клементс также указал на несвязанные исследования группы, возглавляемой Ракешем Могулом, профессором химии и биохимии Калифорнийского государственного политехнического университета в Помоне. Могул повторно проанализировал старые данные, полученные с большого зонда НАСА "Пионер Венера", который вошел в атмосферу планеты в 1978 году.
“Это показало наличие фосфина в облаках Венеры на уровне около одной миллионной доли, что является именно тем, что мы в основном и обнаруживали, - сказал Клементс. - Итак, все начинает сходиться, но мы все еще не знаем, что его производит”.
Используя данные большого зонда Pioneer Venus, команда под руководством Могула опубликовала в 2021 году “убедительные доказательства наличия фосфина глубоко в облачном слое Венеры”, - подтвердил Могул.
“На сегодняшний день наши результаты анализа остаются неоспоримыми в литературе, - сказал Могул, который не принимал участия в исследовании команды Клементса. – Это резко контрастирует с данными телескопических наблюдений, которые остаются спорными”.
Наличие аммиака на Венере позволило бы сделать еще более удивительное открытие. Результаты, представленные на конференции в Халле Джейн Гривз, профессором астрономии Кардиффского университета в Великобритании, станут основой для отдельной научной статьи, в которой будут использованы данные телескопа Green Bank в Западной Вирджинии.
По словам Клементса, облака Венеры состоят из капель, но это не капли воды. В них есть вода, но также растворено так много диоксида серы, что они превращаются в чрезвычайно концентрированную серную кислоту — вещество с высокой коррозионной активностью, которое при сильном воздействии может быть смертельно опасным для человека. “Он настолько концентрирован, что, насколько нам известно, он был бы несовместим ни с одной известной нам формой жизни на Земле, включая бактерии-экстремофилы, которые любят очень кислую среду”, - сказал он, имея в виду организмы, способные выживать в экстремальных условиях окружающей среды.
Однако аммиак, находящийся внутри этих капель кислоты, может выступать в качестве буфера для снижения кислотности и снижать ее до уровня, достаточного для того, чтобы в ней могли выжить некоторые известные земные бактерии, добавил Клементс.
“Самое интересное, что за этим стоит какой-то вид микробной жизни, производящей аммиак, потому что это был бы отличный способ для нее регулировать свою окружающую среду”, - говорится в выступлении Джейн Гривз в Королевском астрономическом обществе. - Это сделало бы его окружающую среду намного менее кислой и намного более пригодной для выживания, до такой степени, что она настолько же кислая, как и некоторые из самых экстремальных мест на Земле, так что не совсем сумасшедшая”.
Другими словами, роль аммиака объяснить легче, чем фосфина. “Мы понимаем, почему аммиак может быть полезен для жизни, - сказал Клементс. - Мы не понимаем, как образуется аммиак, точно так же, как мы не понимаем, как образуется фосфин, но если там есть аммиак, то у него должно быть функциональное назначение, которое мы можем понять”.
Однако Джейн Гривз предупреждает, что даже наличие фосфина и аммиака не будет свидетельствовать о микробной жизни на Венере, поскольку отсутствует так много информации о состоянии планеты. “Существует множество других процессов, которые могли бы продолжаться, и у нас просто нет никакой достоверной информации, чтобы сказать, возможен ли этот процесс или нет”, - сказала она, ссылаясь на неопровержимые доказательства, которые могут быть получены только в результате прямых наблюдений из атмосферы планеты.
Одним из способов проведения таких наблюдений было бы убедить Европейское космическое агентство включить некоторые приборы на борту аппарата Jupiter Icy Moons Explorer - зонда, направляющегося в систему Юпитера, - когда он пролетит мимо Венеры в следующем году. Но еще лучшие данные можно было бы получить от орбитального атмосферного зонда DAVINCI, который НАСА планирует запустить к Венере в начале 2030-х годов.
С научной точки зрения, новые данные о фосфине и аммиаке интригуют, но вызывают осторожный оптимизм, сказал Хавьер Мартин-Торрес, профессор планетологии в Университете Абердина в Соединенном Королевстве. Он руководил исследованием, опубликованным в 2021 году, которое поставило под сомнение результаты исследования фосфина и постулировало, что жизнь в облаках Венеры невозможна.
“В нашей статье подчеркивались суровые и, казалось бы, негостеприимные условия в атмосфере Венеры, - написал Мартин-Торрес в электронном письме. - Открытие аммиака, который может нейтрализовать облака серной кислоты, и фосфина, потенциального биосигнала, бросает вызов нашему пониманию и предполагает, что здесь могут происходить более сложные химические процессы. Крайне важно, чтобы мы подошли к этим открытиям с тщательным научным исследованием”.
Полученные данные открывают новые возможности для исследований, добавил он, но важно относиться к ним со здоровой долей скептицизма. Хотя обнаружение фосфина и аммиака в облаках Венеры является захватывающим событием, это только начало более длительного пути к разгадке тайн атмосферы этой планеты, сказал он.
Современное понимание учеными химического состава атмосферы Венеры не может объяснить присутствие фосфина, заявила доктор Кейт Пэттл, преподаватель кафедры физики и астрономии Университетского колледжа Лондона. “Важно отметить, что команда, проводившая измерения содержания фосфина, не утверждает, что обнаружила жизнь на Венере, - написал Пэттл в электронном письме. - Если фосфин действительно присутствует на Венере, это может указывать на существование жизни или на химический состав атмосферы Венеры, который мы пока не понимаем”.
Пэттл добавила, что открытие аммиака было бы захватывающим, если бы оно подтвердилось, потому что аммиак и серная кислота не могли бы сосуществовать без какого-либо процесса, - будь то вулканического, биологического или чего-то еще, что пока не рассматривалось, - стимулирующего само производство аммиака.
Она подчеркнула, что оба этих результата являются лишь предварительными и требуют независимого подтверждения, но они делают предстоящие миссии к Венере интригующими.
”Эти миссии могут дать ответы на вопросы, поднятые недавними наблюдениями, - сказал Пэттл, - и, безусловно, позволят нам по-новому взглянуть на атмосферу нашего ближайшего соседа и его способность питать жизнь”.
