Возможность существования жизни на Венере обсуждалась десятилетиями. Венера находится гораздо ближе к Солнцу, чем Земля, её поверхность сильно разогрета парниковым эффектом (+462 °C, 735 К), атмосферное давление в 92,1 раза выше земного — всё это делает существование жизни, подобной земной, весьма маловероятным. В верхних слоях атмосферы, далёких от поверхности планеты, условия относительно приемлемы для поддержания жизни.
Предпосылки
Прошлое На начальном этапе существования Венера была схожа с Землёй. Хотя сегодня на Венере количество воды уменьшается, в прошлом ситуация была иной. В 2009 году с помощью зонда «Венера-Экспресс» были получены доказательства того, что атмосфера Венеры из-за солнечного излучения потеряла большой объём воды. Тем не менее это не означает, что на Венере существовал океан, поскольку, как показывает моделирование, вода большей частью содержалась в атмосфере в виде пара и имелась в большом количестве лишь на ранней стадии существования планетыESA: Was Venus once a habitable planet?.
В ходе третьего совещания Группы анализа исследований Венеры (VEXAG, связанной с NASA) в январе 2007 года, было отмечено, что изначальный океан Венеры мог существовать в течение более чем 2 млрд лет, то есть более половины истории планеты, в результате чего можно ставить вопрос о существовании жизни.
Настоящее В настоящее время физические условия на Венере являются экстремальными: из-за парникового эффекта её температура на поверхности составляет в среднем +470 °С. Облака Венеры состоят из серной кислоты, что тоже губительно для жизни, а атмосферное давление выше земного в 92,1 раза. Однако известны организмы-экстремофилы на Земле, которые обитают в подобных условиях, поэтому ученые не исключают возможность существования организмов в венерианских облаках.
Есть вероятность, что жизнь на Венере находится под её поверхностью, где условия, возможно, намного благоприятнее, чем на поверхности.
В 2020 году было объявлено об обнаружении в атмосфере Венеры с помощью телескопа JCMT и радиотелескопа ALMA маркера жизни — спектральной линии газа фосфина в количестве около 20 ppb ± 10 ppb, которое, по заявлению авторов, не удаётся объяснить абиогенными процессами. Это рассматривалось как свидетельство возможного существования на этой планете микробной жизни или неизвестных фотохимических или геохимических процессов. Ещё одним доказательством существования в атмосфере Венеры фосфина может служить анализ данных масс-спектрометра LNMS (Large Probe Neutral Mass Spectrometer) автоматической межпланетной станции «Пионер-13» («Пионер-Венера-2»), полученных в декабре 1978 года на высотах 50-60 кмIs Phosphine in the Mass Spectra from Venus’ Clouds? , 27 Sep 2020 (PDF ) Образование фосфина может быть обусловлено взаимодействием серной кислоты с фосфидамиНе стоит объяснять происхождение фосфина экзотическими причинами , 22.09.2020. После исправления ошибок в методике подсчётов и повторной калибровки данных ALMA, наблюдаемая концентрация фосфина уменьшилась у авторов до 1-5 ppbGreaves J. S. et al. Reanalysis of phosphine in Venus’clouds , 16 November 2020Greaves J. S. et al. On the robustness of phosphine signatures in Venus’s clouds , 12 October 2020. Инструмент SOIR (Solar Occultation in the InfraRed) на зонде Venus Express даёт более низкий верхний предел обилия 0,5 ppb на 60 кмTrompet L. et al. Phosphine in Venus’atmosphere: Detection attempts and upper limits above the cloud top assessed from the SOIR/VEx spectra. A&A 645, L4 (2021). В январе 2021 года появились публикации о том, что за фосфин в атмосфере Венеры по ошибке был принят сернистый газ — спектральная линия, с помощью которой идентифицировали фосфин, соответствует ещё и сернистому газу в мезосфере, а в данных ALMA сложно обнаружить обилие около 1 ppb на этой высотеAkins A. B. et al. Complications in the ALMA detection of phosphine at Venus. ApJL 907, L27 (2021)Lincowski A. P. et al. Claimed detection of PH3 in the clouds of Venus is consistent with mesospheric SO2. ApJL 908, L44 (2021). Повторный анализ данных масс-спектрометрии Pioneer-13 с низким разрешением подтверждает наличие в атмосфере фосфорсодержащих соединений, которые могут быть отнесены к фосфинуR. Mogul, S. S. Limaye, J. Way, J. A. Cordova Jr. Venus’mass spectra show signs of disequilibria in the middle clouds. Geophys. Res. Lett. 48, e2020GL091327 (2021). Вероятным абиотическим источником венерианского фосфина, наблюдавшегося группой Джейн Гривз могут быть следовые количества фосфидов, образующихся в мантии и попадающие в атмосферу в результате вулканизма, где они вступают в реакцию с серной кислотой в аэрозольном слое с образованием фосфина (2 Р3−+3H2SO4 =2PH3 + 3SO42-). Эпизодические изменения содержания диоксида серы в атмосфере Венеры после извержений вулканов могут объяснить обнаружение SO на высоте 70 км ультрафиолетовым спектрометром Пионера-13Truonga N., Luni J. I. Volcanically extruded phosphides as an abiotic source of Venusian phosphine // PNAS. Vol. 118. № 29. July 12, 2021.
С помощью большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решётки Atacama Large Millimeter Array (ALMA), расположенной в чилийской пустыне Атакама, учёные спектроскопически обнаружили присутствие в атмосфере Венеры простейшей аминокислоты глицина с переходом J=13 (13,1)–12 (12,0) при ν = 261,87 ГГц (16,7 σ статистическая значимость) с плотностью столбца N (глицин)=7,8×1012 см−2, что соответствует вращательному переходу молекулы глицина. Распределение глицина в атмосфере Венеры происходит по той же схеме, как и в случае с фосфином, поскольку он наиболее распространён вблизи средних широт и экватора Венеры, но отсутствует на полюсах. При этом глицин встречается на более высоких высотах, чем фосфин (до 90 км)Arijit Manna, Sabyasachi Pal, Mangal Hazra. Detection of simplest amino acid glycine in the atmosphere of the Venus , 13 Oct 2020 (PDF ).
Исторические сведения Возможность жизни на Венере меньше интересовала умы, нежели возможность жизни на Марсе. В 1870 году британский астроном Ричард Проктор указал на возможность существования жизни на ВенереPROCTOR, Richard A., Other Worlds Than Ours: The Plurality of Worlds Studied Under the Light of Recent Scientific Researches. New York : J.A. Hill and Co., 1870. s. 94., в трёх районах, близких к экватору, как он предполагал, было чрезмерно жарко, но есть предположения, что формы жизни могут существовать вблизи полюсов планеты. Шведский химик Сванте Аррениус (нобелевский лауреат по химии 1903 года) в 1918 году описал Венеру как планету с пышной растительностью и влажным климатом, где жизнь похожа на ту, что была на Земле в каменноугольный период. Русский и советский астроном Гавриил Тихов предполагал на Венере наличие растительности жёлто-оранжевого цветаГ. А. Тихов Шестьдесят лет у телескопа .
Наличие венерианской жизни в настоящем и прошлом описывается в некоторых литературных и кинематографических произведениях научной фантастикиVenus Revealed: A New Look Below the Clouds of Our Mysterious Twin Planet , David Grinspoon, ISBN 978-0-201-32839-4.
Однако с конца 1950-х годов появлялось всё больше чётких доказательств наличия экстремального климата на Венере, с сильным парниковым эффектом, который обеспечивает температуру около +500°С на поверхности. В атмосфере содержится серная кислота, давление у поверхности составляет 90 атмосфер. Это примерно соответствует давлению на глубине около 1000 метров в океанах Земли. В таких условиях шансы на существование жизни на Венере были полностью исключены.
Существование жизни на ранней стадии развития планеты Таблица температур и атмосферного давления на разных высотах в атмосфере Венеры Высота(км)Температура(°C)Атмосферноедавление(x земного)046292,10542466,651038547,391534833,042030622,522526414,93302229,851351805,917401433,501451101,97950751,06655270,531460-100,235765-300,0976570-430,0369080-760,00476090-1040,0003736100-1120,00002660
В 1997 году астробиолог Дэвид Гринспун () опубликовал книгу под названием «Venus Revealed» (Раскрытие Венеры), в которой предположил, что Венера в ранней солнечной системе имела более благоприятный климат, чем позже Земля и Марс. Хотя он не заключил, что земная жизнь зародилась на Венере, но оставил открытой возможность того, что в то время и сейчас на Венере есть углеродные формы жизни.
На раннем этапе становления Солнечной системы на Венере, Земле и Марсе могли существовать первичные «бульоны» из элементов органической жизни. Его теория не исключена как возможная, так как органическое вещество планеты может путешествовать из одной планеты на другую (например на метеоритах). Таким образом, вполне возможно, что если жизнь появилась одновременно на Земле и Венере, может быть «загрязнена» элементами из других миров.
Вероятнее всего наиболее подходящей планетой для жизни была Венера. За 4,5 млрд лет существования Солнца, его тепло постепенно росло. Когда Солнце и планеты были молоды, интенсивность солнечного света составляла примерно 70 % от текущего значения, увеличиваясь почти линейно на 1 % каждые 110 миллионов лет. То есть, на Земле и на Марсе, вероятно, были слишком низкие температуры, слишком холодный климат для жизни, как мы знаем. Однако на Венере могли быть умеренные температуры. Если жизнь на Венере была сформирована после земной, то она должна быть «загрязнена», потому что недостаёт звеньев в исследовании, а жизнь на Земле появилась примерно 3,8 млрд лет назад. Когда Солнце начало излучать больше тепла, воздействие парникового эффекта на Венере стало сильнее, в результате этого жизни приходилось адаптироваться. Эта теория была минимальной, основанной на научных фактах. Ответ окончательно прояснится будущими миссиями на Венеру.
Последние исследования
Исследования атмосферы Венеры показали, что в ней поддерживается природный баланс химических оснований. В анализе данных миссий «Венера», «Пионер-Венера-1» и «Магеллан» были обнаружены сероводород и диоксид серы, а также, в верхних слоях атмосферы, карбонильный сульфид (OCS). Первые два из них — газы, которые реагируют друг с другом, это означает, что что-то должно являться их источником пополнения. Кроме того, сероуглерод находится в значительных количествах, что затрудняло бы производство неорганических веществ. На Земле это соединение будет считаться «верным признаком жизни». Также есть один факт, который часто упускается из виду, что одна из первых станций «Венера» обнаружила большое количество хлора под облачным покровом.
Было предположено, что микробы, если таковые имеются, могли бы использовать ультрафиолетовое излучение Солнца как источник энергии. Они могут быть объяснением наблюдаемых тёмных линий на фотографиях планеты сделанных в УФ-диапазонеVenus could be a haven for life , ABC News, 28 de septiembre de 2002. Крупные частицы и несферические облака были также обнаружены у кромки облачного покрова. Их состав остаётся невыясненным.
Несмотря на единодушие в отношении враждебности нынешних условий на Венере для возникновения или поддержания жизни, в последние годы были предложены две гипотезы, касающиеся вариантов существования жизни на Венере.
Существование жизни в верхних слоях атмосферы
Некоторые учёные предполагают присутствие некоторых форм жизни в облаках Венеры подобно бактериям, которые были обнаружены в облаках на Земле . Микробы в плотной, облачной атмосфере могут быть защищены от солнечного излучения соединениями серы в воздухе.