Венерианские яблони

Еще бы, ведь вторая от Солнца планета славится своим коварством – недаром же ее нарекли в честь богини любви. Вот и на этот раз «сестра Земли» (так Венеру называют из-за размеров, близких к земным, и других сходных характеристик) преподнесла сюрприз, поскольку все ждали наличие жизни вовсе не на ней, а на Марсе. Это и понятно – какие яблони на планете, поверхность которой разогрета до температуры 462 °C? Это в два раза жарче, чем в вашей духовке, нагретой до максимума. В таких условиях можно плавить свинец и цинк – какая уж тут жизнь. И если бы только это! На Венере сумасшедшее давление, которое превышает земное в 92 раза и составляет 9,3 МПа, что примерно соответствует давлению океана на глубине 900 м. Атмосфера злой «богини» на 96 % состоит из углекислого газа и окутана очень плотным слоем облаков (поэтому ее еще называют планетой оранжевых сумерек) из паров серной кислоты в концентрации не менее 85 %. Водяной пар, впрочем, там тоже есть, но его крайне мало – 0,07 %, это намного меньше, чем в пустыне Атакама.

Впрочем, так было не всегда. В прошлом «утренняя звезда» потеряла много воды – об этом говорит большое количество изотопов тяжелого водорода в породах планеты, которые обнаружил зонд «Венера-Экспресс» в 2000-х годах. Поэтому ученые предполагают, что на планете когда-то существовал океан – причем в течение более двух миллиардов лет. Это означает, что на ней вполне могла развиться жизнь.

Трехмерная перспектива Венеры. Фото: NASA/JPL, solarsystem. nasa.gov 

Безусловно, Венера получает куда больше солнечного тепла, чем Земля, потому что находится ближе к звезде. Нынешнее же ее состояние – результат парникового эффекта из-за мощнейших вулканических извержений. Сотни миллионов лет назад с ними в атмосферу выбросилось гигантское количество углекислого газа, температура на поверхности поднялась до буквально адских значений, отчего испарились даже океаны. Кроме того, миллионы лет назад Солнце было холоднее, и Венера не была такой горячей. В пользу этого говорит и исследование ученых, опубликованное в 2016 году в журнале AGU Advancing Earth and Spase Science. Оно показало, что климат на юной «богине любви» мог быть даже благоприятнее, чем сегодня на Земле. А все из-за того, что сутки на ней в 243 раза длиннее современных земных, то есть длятся 5832 часа. Если предположить, что ночь из них составляет половину, то это почти три тысячи часов (около четырех земных месяцев) – за это время часть тепла, полученная от Солнца днем, неизбежно испарится в космос. Так что температура будет весьма комфортной для существования жизни – в среднем около 11 °C. Неудивительно, что те же исследователи предполагают, что именно здесь жизнь и появилась впервые в Солнечной системе, а уже потом – на Земле.

Иллюстрация: Brian Stauffer, washingtonpost.com 

Это еще что – даже при нынешних реалиях в едких венерианских облаках могут «плавать» микроорганизмы. Ведь на нашей планете также известны живые существа, способные жить в очень агрессивной среде, – экстремофилы. Например, ацидофилы – организмы, которые не прочь отведать что-нибудь кисленькое, вот хотя бы уксус. К таким любителям кислятины относятся не только бактерии, но и так называемые десмидиевые водоросли, живущие в болотах. А вот гипертермофилы предпочитают погорячее – от 80 до 122 °C. Такие организмы по преимуществу относятся к археям (безъядерным одноклеточным) и живут в гидротермальных источниках. Интересно, что гипертермофилы зачастую спокойно переносят как кислотную среду, так и радиацию. Впрочем, ученые с сомнением относятся к тому, чтобы микроорганизмы могли выжить при температуре свыше 150 °C, поскольку при таком нагреве попросту разрушается ДНК.

Только, чтобы парить среди паров разгоряченной «богини любви», необязательно быть гипертермофилом. Ведь еще советские зонды установили, что на высоте 50–60 км от поверхности планеты комфортно будет даже для человека – там 21 градус тепла. Причем круглый год – благодаря плотной атмосфере никаких колебаний температуры (в том числе и суточных) тут просто нет. Похожая ситуация и с давлением – на такой высоте давление над поверхностью планеты примерно такое же, как у нас на 5,5 км, при котором даже работают люди – подготовленные альпинисты. Поэтому на венерианских облаках уже давно подозревали наличие жизни. Группа ученых под руководством известного американского астрофизика, планетолога и профессора Массачусетского технологического института Сары Сигер (Sara Seager, она стала одним из авторов работы по обнаружению фосфина на Венере) в августе 2020 года опубликовала статью в журнале Astrobiology, в которой предположила, как жизнь может сохраняться в венерианском воздухе в течение даже миллиардов лет. По идее, венерианские микроорганизмы должны находиться внутри капель жидкости, чтобы быть защищенными от потерь собственной массы в атмосферу. Проблема таких организмов на Земле в том, что рано или поздно крошечные капли сливаются воедино, становятся тяжелыми и под действием гравитации падают вниз – в более горячие слои атмосферы, а далее – на раскаленную поверхность.

Облачный покров на Венере постоянный и непрерывный, со средним и нижним слоями облаков, где температура может быть подходящей для жизни

(1) Высохшие споры (черные пятна) сохраняются в нижней дымке.
(2) Обновление спор переносит их в обитаемый слой.
(3) Споры, будучи окруженными жидкостью (с растворенными в ней необходимыми химическими веществами), прорастают и становятся метаболически активными.
(4) Метаболически активные микробы (пунктирные капли) растут и делятся внутри жидких капель (закрашенные кружки). Капли жидкости растут путем коагуляции.
(5) Капли достигают размера, достаточного для гравитационного оседания из атмосферы. Более высокие температуры и испарение капель вызывают деление клеток и споруляцию. Споры достаточно мелкие, чтобы противостоять дальнейшему осаждению вниз, остаются взвешенными в нижнем «депо» слоя дымки. liebertpub.com

Поэтому ученые предположили, что единственный способ, при котором такая жизнь может поддерживаться долгое время, – это высыхание микроорганизмов с возможностью «заселения» их спорами нижних слоев атмосферы на высоте 33–48 км. Микроорганизмы имеют споры, которыми размножаются, и по мере опускания к раскаленной поверхности споры высыхают (но не погибают), заселяют нижние, более горячие слои атмосферы, а затем возвращаются наверх, в более прохладные слои (посредством диффузного перемешивания воздуха). А потом снова падают, и так миллионы лет.

И все-таки pH серной кислоты очень низок – белки при таких концентрациях попросту сворачиваются, тем более в тепле. Вспомните, как вы нагревали кислое молоко, и оно свернулось в творог – то же самое произойдет и с микроорганизмами (молоко сворачивается из-за кислоты, а нагрев ускоряет этот процесс). Но даже на Земле есть бактерии, которые способны не только жить в жидкости с довольно высоким содержанием серной кислоты, но и выделять последнюю – например, те, что обитают в теплых вулканических источниках. Правда, в чистой серной кислоте не выживет никто. Но в венерианских облаках, как мы выяснили, все-таки присутствуют пары воды, хоть их и крайне мало. Так что, возможно, закаленные трудностями микроорганизмы раскаленной планеты все-таки ухитрились приспособиться к таким условиям. Пока на Венеру не отправили зонды по их анализу, об этом можно только гадать.

На этом изображении Венеры, сделанном инфракрасной камерой с борта японского климатического орбитального аппарата Akatsuki Venus Climate Orbiter, темные облака на большой высоте затемняют более яркие облака на средней высоте. Иллюстрация: JAXA/ ISAS/DARTS/Damia Bouic, news.com.au 

Что же можно сказать про более четкие признаки жизни? Они называются биомаркерами и зависят от условий на конкретной планете. На Земле, к примеру, соединение карбонилсульфида – однозначный биомаркер, который весьма непросто получить без участия живых организмов (разве что путем химических реакций на промышленном производстве). Такое же соединение нашли и в облаках Венеры, о чем вышла статья в Planetary and Space Science в декабре 1999 года. Там же обнаружили сероводород – продукт разложения белков (в неживой природе он встречается редко и в незначительных количествах), и сернистый газ.

Но и этот факт можно было бы игнорировать, если бы не фосфин. Публикация о его обнаружении в верхних слоях венерианской атмосферы появилась в журнале Nature Astronomy 14 сентября 2020 года. После этого космологический мир объял исследовательский зуд: «Роскомос», к примеру, объявил о том, что откажется от совместного с NASA проекта «Венера-Д» и запустит зонд единолично (а ну как найдут жизнь – обидно делить такую сенсацию с конкурентами!).

Что же такое фосфин и о чем говорит его наличие в «воздухе» соседней планеты? Он представляет собой бесцветный и очень ядовитый газ, который до появления человека производился на Земле лишь биогенным путем, – это продукт выделения анаэробных бактерий. Получить фосфин можно и промышленным способом, но, как резонно замечает ведущий автор статьи Джейн Гривз (Jane Greaves): «Я думаю, что плавучая пластмассовая фабрика на Венере – не самое правдоподобное объяснение». Конечно, фосфин может быть получен и другими путями, пока неизвестными науке. Так, на Юпитере этот газ тоже есть, но там он является продуктом реакции водорода и фосфора, которые взаимодействуют при очень высоких температурах (существующих в недрах планеты). Но венерианское «нутро» не столь горячо, да и свободного водорода в ее атмосфере практически нет.

Есть вероятность, что фосфин может быть продуктом вулканической деятельности. Проблема в том, что для этого она должна быть очень интенсивной, чего астрономы совсем не наблюдают. А еще авторы статьи отмечают, что благодаря высокой температуре фосфин должен распадаться в нижних слоях атмосферы в течение часа, то есть сразу после извержения. Но, учитывая обнаруженную концентрацию его (20 частей на миллиард), этого явно не происходит.

На иллюстрации изображены поверхность и атмосфера Венеры, а также молекулы фосфина. Эти молекулы плавают в развеваемых ветром облаках Венеры на высотах от 55 до 80 км, поглощая часть миллиметровых волн, возникающих на более низких высотах. Иллюстрация: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada, scitechdaily.com 

А скептики все-таки нашлись. Например, известный российский радиохимик Борис Жуйков уже 20 сентября опубликовал в газете «Троицкий вариант – Наука» свою «ложку дегтя» в медовую венерианскую бочку, заявив, что выявленная концентрация фосфина должна была бы свидетельствовать о том, что атмосфера планеты «буквально кишит жизнью», даже больше, чем Земля. А еще то, что фосфин вполне способен надолго «задерживаться» в воздухе, а не распадаться в течение часа, и что фосфиды, из которых получается этот газ, теоретически могут присутствовать и в венерианских недрах. Но пока и это – лишь предположения. Венера по-прежнему ждет посланников от своей планетарной «сестры».

Когда номер уже готовился в печать, вышло новое исследование по обнаружению фосфина на Венере. Астрономы из Лейденского университета (Нидерланды) выразили сомнение в том, что в атмосфере планеты найден вышеназванный газ. Обнадеживает то, что подобные опровержения сопровождают почти любое научное открытие, поэтому ждем новых исследований.