Венера кажется последним местом, где вы могли бы подумать о поиске жизни. Он отличается очень высокой температурой; густая, туманная атмосфера, проливающая капли серной кислоты; и потенциально действующие вулканы, извергающие горячую лаву и едкие газы. Его часто сравнивают с видениями ада, ландшафтом огня и серы.
И все же ученые уже давно предполагают, что области атмосферы Венеры, расположенные высоко над поверхностью, могут стать средой обитания для жизни. Эти идеи были встречены скептически, но за последние несколько лет начали накапливаться обрывки доказательств, позволяющих предположить, что здесь действительно может быть обитаемая зона. Совсем недавно группа ученых заявила, что обнаружила то, что может свидетельствовать о существовании там живых организмов сейчас, возможно, в форме высокоадаптированных микробов, плавающих в каплях высоко в густом облачном воздухе.
Признаки возможной жизни до сих пор были косвенными и скудными, но все вместе они составляют картину, которая, по мнению некоторых исследователей, заслуживает дальнейшего изучения. И вместо того, чтобы ждать, пока политики и администраторы одобрит миссию, они получили частное финансирование для отправки зонда на Венеру в 2025 году — при этом еще две миссии находятся на стадии планирования.
Дэвид Гринспун, астробиолог из Института планетологии, говорит, что начал задаваться вопросом о возможной жизни на Венере в 1990-х годах. «Для меня это было связано с открытиями Магеллана», — говорит он, имея в виду космический корабль, который передал массу радиолокационных данных и произвел революцию в нашем представлении о планете. Магеллан обнаружил молодую поверхность, радикально изменившуюся в результате вулканизма. Фактически, «были всевозможные намеки на то, что в настоящее время он, вероятно, геологически активен», — говорит он. В мае этого года новые данные на старых радиолокационных изображениях показали явные изменения в форме вулканического жерла. «Наблюдение этого очень убедительного примера явно вулканической структуры, которая изменилась за такой короткий промежуток времени, действительно существенно доказывает, что Венера сегодня весьма активна», — говорит Гринспун.
Данные Магеллана также подтвердили существование слоя в облаках, который показал «регион, который не только пригоден для жизни, но и имеет источники энергии и питательных веществ», — говорит Гринспун. Он добавляет, что в атмосфере наблюдаются признаки загадочных химических аномалий, хотя «ни один из них не является достаточно убедительным, чтобы считаться свидетельством существования жизни». В течение многих лет его предположения о возможности жизни там делали его «немного одиноким голосом в пустыне», говорит он.
Затем, в 2020 году, эта идея оказалась в центре внимания, когда группа исследователей под руководством Джейн Гривз из Кардиффского университета в Уэльсе сообщила, что они обнаружили газ фосфин в облаках Венеры. На Земле фосфин — побочный продукт живых организмов, вырабатываемый микробами в болотах и в кишках животных.
Команда исследовала все механизмы, которые только могли придумать, способные производить фосфин, и пришла к выводу, что ни один из них не может объяснить сообщаемые ими количества, за исключением жизни. «[Это] газ, который не принадлежит окружающей среде» на Венере, — говорит Сара Сигер, соавтор исследования и планетолог из Массачусетского технологического института. «Его действительно не должно быть. Похоже, что он не создается каким-либо химическим или физическим процессом, о котором мы можем подумать. … Это связано только с жизнью или с какой-то другой химией, которую мы сейчас не понимаем».
Иск остается спорным. Многие ученые подвергают сомнению обнаружение слабого сигнала на шумном фоне или подозревают, что это может быть другая молекула, поглощающая на той же длине волны. Натали Кэброл, директор Центра Карла Сагана по изучению жизни во Вселенной при Институте SETI в Калифорнии, которая не участвовала в исследовании, отмечает, что обнаружение было трудным. Было несколько независимых групп, которые пытались проверить результаты, «и некоторые из них не смогли найти фосфин», говорит она.
Сигер откровенно признает противоречия и скептицизм своих коллег: «Все еще движется вперед и назад, как и должна наука», — говорит она.
Сигер и ее коллеги использовали наземные радиотелескопы для наблюдения за Венерой и ее обнаружения. Но решение поднятых ими вопросов, вероятно, потребует более пристального взгляда.
Сигер собрал команду из более чем дюжины ученых, включая Гринспуна. Они провели детальное исследование, которое пришло к выводу, что общие доказательства теперь достаточно убедительны, а возможность обнаружения инопланетной жизни на нашей ближайшей соседней планете настолько важна, что пришло время запустить новые миссии на Венеру, чтобы ответить на эти вопросы раз и навсегда.
Группа, первоначально называвшаяся «Миссия по поиску жизни на Венере», а теперь называвшаяся «Миссии «Утренняя звезда» на Венеру», опубликовала несколько отчетов, в которых излагаются имеющиеся на данный момент доказательства, а также типы инструментов, которые могли бы дать окончательные ответы о соединениях в атмосфере планеты и их происхождении. . Они также обсуждают миссии, необходимые для доставки этих инструментов на Венеру и позволят им просуществовать достаточно долго, чтобы вернуть полезные данные. С этой целью, говорит Сигер, ее команда остановилась на трех концепциях миссии. Первая из них, получившая название «Миссии Утренней звезды», уже профинансирована и находится в стадии строительства. Он будет использовать ракетную систему частной разработки компании Rocket Lab. Запуск запланирован на январь 2025 года из Новой Зеландии. Ему потребуется несколько месяцев, чтобы добраться до Венеры, где он выпустит пакет инструментов для погружения в атмосферу и сбора данных по мере ее падения.
«Это будет первый зонд за почти четыре десятилетия, который войдет в атмосферу» Венеры, — говорит Сигер, — опередив миссию НАСА DAVINCI, запуск которой запланирован на 2029 год. «У него не будет парашюта, поэтому это займет около за час до того, как он упадет на поверхность, и у нас есть пять драгоценных минут [для сбора данных] в слоях облаков».
Миссия Rocket Lab на Венеру станет первой миссией, когда-либо разработанной для поиска органических веществ в облаках. Его инструмент, автофлуоресцентный нефелометр (AFN), будет освещать лазером частицы облаков, заставляя любые сложные органические молекулы внутри них флуоресцировать. AFN также будет измерять лазерный свет, отраженный от капель, чтобы определить их общий размер и форму.
Вторая предлагаемая миссия будет нести гораздо большую полезную нагрузку и включать в себя либо зонд, сброшенный с парашютом, либо воздушный шар, который сможет зависать в интересующих слоях атмосферы в течение более длительного периода. Один из ключевых вопросов, на который команда надеется ответить в ходе этой миссии, — это кислотность атмосферы. Текущие измерения показывают, что кислотность слишком высока для выживания любого известного организма. Но эти наблюдения относятся к основной атмосфере издалека. В облаках кислотность может сильно различаться. А некоторые капли в облаках могут быть относительно гостеприимными, сравнимыми с кислой средой на Земле, в которой поддерживаются высокоадаптированные формы жизни, называемые экстремофилами. Команда разрабатывает датчик кислотности, который сможет выдерживать экстремальные условия Венеры, чтобы выяснить, существуют ли такие капли с низкой кислотностью.
Другой вопрос заключается в том, сколько воды находится в верхних слоях облаков, где атмосферное давление и температура напоминают земные, что потенциально обеспечивает убежище для жизни, находящейся высоко над экстремальной жарой и давлением на поверхности. Вся известная жизнь зависит от воды, но количество этого живительного вещества, обнаруженное до сих пор на Венере, крайне мало. Для поддержания жизни должны быть районы, где вода более сконцентрирована. Детекторы этого зонда будут стремиться определить, присутствуют ли такие концентрации.
Миссия также будет стремиться провести более точные измерения таких соединений, как фосфин, в облаках. Команда работает над обеспечением финансирования этой гораздо более амбициозной многоэтапной миссии, запуск которой запланирован на период с 2026 по 2031 год.
«Я думаю, что воздушные шары — правильный способ исследовать Венеру», — говорит Роберт Зубрин, аэрокосмический инженер и основатель Марсианского общества. «У них есть огромные преимущества. Здесь очень легко летать на воздушных шарах из-за плотной атмосферы, содержащей CO2». Он говорит, что не составит труда сконструировать воздушный шар, который мог бы парить на выбранных уровнях венерианской атмосферы в течение нескольких дней или недель. Марсианское общество уже приступило к испытаниям собственной конструкции такого воздушного шара на Земле.
Третья миссия в серии Morning Star, безусловно, самая амбициозная. Он также остается наименее определенным, но его целью является возвращение образца из облаков на Землю для анализа, подобно тому, как почва и камни собираются на Марсе для будущей миссии по возврату образцов. Текущая концепция предусматривает вывод космического корабля на орбиту Венеры и запуск воздушного шара в атмосферу для сбора жидкого и твердого материала из слоев облаков по мере его спуска. Затем с воздушного шара будет запущена небольшая ракета с образцами для встречи с орбитальным аппаратом, который вернется на Землю для входа в атмосферу и сбора.
Эти предложения — не единственные планы по возвращению на Венеру: на ближайшее десятилетие уже запланированы две миссии НАСА (включая DAVINCI) и одна миссия ЕКА, а Индия и Россия также рассматривают возможность таких попыток. Но ни один из них не будет включать в себя инструменты, призванные ответить на ключевые вопросы, связанные с возможностью жизни или обитаемостью облаков Венеры.
«Из трех очень дорогостоящих правительственных миссий, направляющихся на Венеру, ни одна из них не исследует частицы облаков напрямую», — говорит Сигер. «Эта идея жизни на Венере слишком табу для крупных правительственных учреждений».
Многие учёные по-прежнему скептически относятся к возможности существования жизни на Венере. Кэброл говорит, что, если посмотреть на всю картину, геологическое объяснение наблюдаемых аномалий, включая фосфин, «проверяет гораздо больше флажков и гораздо проще, чем биологическое объяснение».
Но загадки продолжают накапливаться. Помимо фосфина, астрономы сделали возможным обнаружение аммиака, который также является газом, который не должен существовать на Венере без какого-либо биологического механизма производства. Другие аномалии включают крошечное необъяснимое количество кислорода, меньшее количество диоксида серы и водяного пара, чем предсказывают модели, а также признаки того, что капли облаков не имеют сферической формы — какой они должны быть, если они состоят из чистой серной кислоты. Капли также имеют другой показатель преломления, чем у чистой серной кислоты. По словам Сигера, это означает, что внутри капель должно быть какое-то другое соединение — возможно, даже вязкое вещество. Наконец, существует некий неизвестный процесс, который поглощает половину всего ультрафиолетового солнечного света, падающего на планету.
По словам Сигера, самым простым объяснением всех этих аномалий является то, что какая-то форма жизни производит газообразный аммиак, как это делают некоторые микробы на Земле. Эта единственная возможность приведет к «каскадному эффекту, который решит все остальные проблемы», говорит она.
Сигер объясняет, что если микробы в атмосфере Венеры производят аммиак, этот аммиак будет поглощаться каплями серной кислоты, снижая их чрезвычайную кислотность до уровня, при котором некоторые земные организмы могут выжить. Добавленный аммиак также приведет к тому, что капли будут поглощать больше диоксида серы и водяного пара, что объясняет истощение этих веществ в облаках. Кроме того, «изменив химический состав капли, она, вероятно, перестанет быть сферической, поскольку представляет собой своего рода соляную суспензию», — говорит она. Кроме того, производство аммиака, если оно биологическое, может привести к образованию кислорода в качестве побочного продукта, «поэтому мы просто свяжем все эти [аномальные наблюдения] вместе», чтобы вписаться в одну последовательную картину, связанную с высоколетящими микробами в венерианском воздухе.
Кэброл говорит, что она может принять идею об обитаемой зоне на Венере, но считает маловероятным, что она действительно обитаема. Она отмечает, что хотя в атмосфере Земли и есть живые организмы, на самом деле ни один из них там не обитает. Их просто перевозят из одного места в другое. По ее словам, маловероятно, что они смогут выжить и создать экосистему, полностью находящуюся в воздухе, потому что такая среда будет просто слишком нестабильной.
Тем не менее, Кэброл поддерживает предложения команды «Утренняя звезда», поскольку вопросы слишком важны, чтобы оставлять их без ответа. «Что мне нравится, так это то, что у них есть научные цели, которые четко соответствуют научной гипотезе, и есть четкие цели с указанием того, что вы ожидаете увидеть, и что это значит, если вы их не видите», — говорит она. . «Это хорошая вещь. … Я думаю, что они применяют очень научный и аргументированный подход».
«У нас определенно есть доказательства сложной химии в атмосфере, которую мы не можем собрать воедино прямо сейчас», — говорит Сигер. «Есть ли жизнь или нет, там определенно есть что-то интересное, чего мы не понимаем». И единственный способ узнать это, говорит она, — поехать туда.
Результаты станут научным золотом. Если по венерианскому небу действительно существуют микробы, их обнаружение можно было бы считать одним из самых значительных открытий в истории человечества — первым обнаружением инопланетной жизни. А если нет, то там должны происходить какие-то уникальные и неизвестные геохимические процессы, которые порождают эти неожиданные химические признаки. Обнаружение этих процессов может иметь важное значение для понимания того, как формируются и развиваются каменистые планеты не только в нашей Солнечной системе, но и по всей галактике.
В любом случае, результаты этих амбициозных миссий будут значительными и глубокими.
Облака Венеры слишком сухие, чтобы поддерживать жизнь. Доктор Крис Маккей - ведущая фигура в астробиологии, области, изучающей возможности жизни за пределами Земли. Исследователь космического агентства США (НАСА), соавтор нового исследования Холлсворта, сказал, что ему бы хотелось думать, что Венера обитаема, но прямые измерения атмосферы, сделанные прошлыми зондами, действительно предполагают, что это маловероятно.