Ученые обнаружили молекулы фосфина в высоких облачных слоях Венеры

В течение десятилетий астрономы предполагали, что высокие облака на Венере могут стать домом для микробов, которые плавают над палящей поверхностью, но при этом выдерживают очень высокую кислотность. Обнаружение молекул фосфина, которые состоят из водорода и фосфора, может указывать на такую внеземную «воздушную» жизнь. Новое открытие описано в статье в Nature Astronomy.

Команда во главе с профессором Джейн Гривз из Кардиффского университета сначала использовала телескоп Джеймса Клерка Максвелла (JCMT) на Гавайях для обнаружения фосфина, а затем получила время для продолжения своего открытия с помощью 45 телескопов Атакамской большой [антенной] решётки миллиметрового диапазона (ALMA) в Чили. Оба объекта наблюдали Венеру на длине волны около 1 миллиметра - только телескопы на большой высоте могут эффективно обнаружить эту длину волны.

Профессор Гривз говорит: «На самом деле это был эксперимент из чистого любопытства - используя преимущества мощной технологии JCMT и думая о будущих инструментах. Я думал, что мы просто сможем исключить экстремальные сценарии, такие как переполнение облаков организмами. Когда мы получили первые намеки на фосфин в спектре Венеры, это был шок!»

Осторожно относясь к первоначальному открытию, Гривз и ее команда были счастливы получить три часа времени с более чувствительной обсерваторией ALMA. Плохая погода добавила разочаровывающей задержки, но после 6 месяцев обработки данных открытие подтвердилось.

Член группы Анита Ричардс из регионального центра ALMA в Великобритании и Университета Манчестера добавляет: «К нашему большому облегчению, условия в ALMA были хорошими для последующих наблюдений, пока Венера находилась под подходящим углом к ??Земле. Однако данные были непростыми, поскольку ALMA обычно не ищет тонких эффектов в очень ярких объектах, таких как Венера».

Гривз добавляет: «В конце концов, мы обнаружили, что обе обсерватории наблюдали одно и то же - слабое поглощение на правильной длине волны для фосфинового газа, молекулы которого подсвечиваются более теплыми облаками внизу».

Затем профессор Хидео Сагава из Университета Киото Сангё использовал свои модели атмосферы Венеры для интерпретации данных, обнаружив, что фосфин присутствует, но в дефиците - всего около двадцати молекул на миллиард.

Затем астрономы провели расчеты для выяснения, может ли фосфин образоваться в результате естественных процессов на Венере. Они предупреждают, что некоторая информация отсутствует - на самом деле, единственное другое исследование фосфора на Венере было получено в ходе одного спускаемого аппарата, проведенного советской миссией Вега-2 в 1985 году.

Ученый Массачусетского технологического института доктор Уильям Бейнс руководил работой по оценке естественных способов производства фосфина. Некоторые идеи включали солнечный свет, минералы, уносимые вверх с поверхности, вулканы или молнии, но ни одно из них не помогло приблизиться к ответу. Было обнаружено, что природные источники производят максимум одну десятитысячную от количества фосфина, которое видели телескопы.

Согласно расчетам доктора Пола Риммера из Кембриджского университета, чтобы создать наблюдаемое количество фосфина на Венере, земным организмам потребуется всего лишь 10% от их максимальной производительности. Но любые микробы на Венере будут сильно отличаться от своих земных собратьев, чтобы выжить в сверхкислых условиях.

Земные бактерии могут поглощать фосфатные минералы, добавлять водород и, в конечном итоге, выделять газообразный фосфин. Это стоит им энергии, поэтому непонятно, зачем они это делают. Фосфин мог быть просто побочным продуктом, но другие ученые предлагают целью защиту от конкурирующих бактерий.

Другой член команды Массачусетского технологического института, доктор Клара Соуза Сильва, также думала о поиске фосфина как «биосигнатурного» газа для жизни, не использующей кислород, на планетах вокруг других звезд.

«Обнаружение фосфина на Венере было неожиданным бонусом! Открытие поднимает много вопросов, например, как какие-то организмы могут там выжить. На Земле некоторые микробы могут справиться с примерно 5% кислоты в своей среде, но облака Венера почти полностью состоит из кислоты», считает она.

Существуют и другие возможные биосигнатуры в Солнечной системе, такие как метан на Марсе и вода, выходящая из ледяных лун Европы и Энцелада. Было высказано предположение, что на Венере темные полосы, в которых поглощается ультрафиолетовый свет, могут исходить от колоний микробов. Космический аппарат Акацуки, запущенный японским космическим агентством JAXA, в настоящее время наносит на карту эти темные полосы, чтобы больше узнать об этом «неизвестном поглотителе ультрафиолета».

Команда считает, что их открытие важно, потому что они могут исключить множество альтернативных способов производства фосфина, но они признают, что для подтверждения наличия «жизни» требуется гораздо больше работы. Хотя температура высоких облаков Венеры около приятных 30 градусов по Цельсию, они невероятно кислые - около 90% серной кислоты, что создает серьезные проблемы для выживания микробов в них. Профессор Сара Сигер и доктор Януш Петковски, оба из Массачусетского технологического института, исследуют, как микробы могут защищаться внутри капель.

Теперь команда с нетерпением ожидает дополнительного времени у телескопа, чтобы установить, находится ли фосфин в относительно умеренной части облаков, и поискать другие газы, связанные с жизнью. Новые космические миссии также могут отправиться на соседнюю планету и исследовать облака на месте для дальнейшего поиска признаков жизни.