Ніщо не може вижити на пекельній поверхні цієї планети. Але в нових місіях дослідники хочуть з’ясувати, чи здатні краплини в хмарах Венери підтримувати умови для розвитку мікробів.
Венера видається останнім місцем, де варто було б шукати життя. На ній надзвичайно висока температура, можливо, що тут є навіть активні вулкани, які викидають потоки лави і їдкі гази, а планету вкриває густа, імлиста атмосфера, з якої випадають дощі із сірчаної кислоти. Сестру Землі часто порівнюють із картинами пекла, де рельєф – це мішанина вогню й сірки.
І все ж, вчені вже давно висловили гіпотезу, що певні області атмосфери Венери, які розташовані високо над її поверхнею, можуть бути придатними для життя. Спочатку ці ідеї були сприйняті скептично, але за останні кілька років почали потроху збиратися докази, які вказують на те, що там дійсно може існувати зона з умовами, придатними для підтримання життя. Зовсім нещодавно група вчених повідомила про знахідку, яка може свідчити про наявність там живих організмів, можливо, у вигляді високоадаптованих мікробів, що зависають у краплях, якими насичені густі хмари.
Досі всі ознаки можливого існування життя були непрямими й вкрай фрагментарними, але разом вони утворюють певну систему, яка, на думку деяких дослідників, заслуговує на подальше вивчення. І замість того, щоб чекати на схвалення місії політиками й чиновниками, вчені отримали приватне фінансування, щоб відправити зонд на Венеру в 2025 році, а потім туди ж планують відправити ще дві місії.
Ознаки життя
Девід Грінспун, астробіолог з Інституту планетарних наук, розповідає, що почав цікавитися можливістю існування життя на Венері ще в 1990-х роках. «Для мене це було обумовлено відкриттями, які зробив зонд “Магеллан”», – розповідає він, посилаючись на космічний апарат, який надіслав безліч даних радіолокаційних вимірювань і докорінно змінив наше уявлення про цю планету. «Магеллан» знайшов молоду поверхню, яку ще в нещодавньому минулому сильно перекроїв вулканізм. Власне, «були різні ознаки, що, ймовірно, вона зараз геологічно активна», – пояснює вчений. У травні цього року було отримано нові підтвердження цього припущення зі старих радіолокаційних знімків, на яких чітко простежуються зміни у формі вулканічного жерла. «Спостерігаючи за цією дуже виразною зміною, що відбулася за такий короткий проміжок часу, ми можемо стверджувати, що Венера сьогодні доволі активна», – каже Грінспун.
Дані «Магеллана» також підтвердили існування певного шару в хмарах, який «не тільки придатний для життя, але й має джерела енергії і поживні речовини», – каже Грінспун. Він додає, що в атмосфері виявлено ознаки загадкових хімічних аномалій, хоча «жодна з них не є достатньо вагомою, щоб вважатися доказом існування життя». Роками він припускав, що на Венері може існувати життя, але «його голос лунав самотнім пошепком у пустелі», – розповідає вчений.
Потім, у 2020 році, ця ідея опинилася в центрі уваги, коли команда дослідників на чолі з Джейн Грівз з Кардіффського університету в Уельсі повідомила, що вони знайшли газ фосфін у хмарах Венери. На Землі фосфін є побічним продуктом життєдіяльності організмів, який виробляють мікроби в болотах і в кишківнику тварин.
Команда дослідила всі можливі механізми, які можуть насичувати атмосферу фосфіном, і дійшла висновку, що ніщо не може пояснити таку велику кількість фосфіну, яку вони виявили, окрім фактору життя. «Це газ, який не вписується в середовище Венери», – каже Сара Сігер, співавторка дослідження й планетологиня з Массачусетського технологічного інституту (MIT). «Насправді його там не повинно бути. Не схоже, щоб він є продуктом якогось хімічного чи фізичного процесу, який ми можемо передбачити. …Його існування пов’язане лише з життям або з якоюсь іншою хімічною активністю, яку ми наразі не розуміємо.»
Твердження досі залишається суперечливим. Багато вчених ставлять під сумнів виявлення цього слабкого сигналу на тлі загальних шумів або припускають, що це може бути інша молекула, яка поглинає сигнал на схожій довжині хвилі. Наталі Каброл, директор Центру Карла Сагана з вивчення життя у Всесвіті Інституту SETI в Каліфорнії, яка не брала участі в дослідженні, зазначає, що виявити фосфін досить складно. Після цього відкриття працювало кілька незалежних груп, які намагалися перевірити отримані результати, «і деякі з них не змогли знайти фосфін», – розповідає дослідниця.
Сігер щиро визнає існування певних протиріч зі своїми колегами і їхній скептицизм: «Ми все ще рухаємося стежками пізнання, а це шлях тернистий і зовсім не прямий, як і має бути в науці», – каже вона.
У пошуках відповідей
Сігер і її колеги у своєму відкритті для спостереження Венери використовували земні радіотелескопи. Але для відповіді на поставлені ними питання, ймовірно, знадобиться погляд зблизька.
Сігер зібрала команду з більш ніж десятка вчених, зокрема туди ввійшов і Грінспун. Вони провели детальне дослідження й дійшли висновку, що загальні докази можна вважати досить переконливими, а можливість знайти інопланетне життя на нашій найближчій планеті-сусідці настільки важлива, що настав час запустити нові місії на Венеру, щоб раз і назавжди отримати відповіді на ці питання.
«Це буде перший зонд за майже чотири десятиліття, який увійде в атмосферу Венери», – розповідає Сігер. Він випередить місію NASA DAVINCI, запуск якої запланований на 2029 рік. «У нього не буде парашута, тому пройде близько години, перш ніж він вріжеться в поверхню, а ми матимемо п’ять дорогоцінних хвилин [на збір даних] в атмосфері».
Місія Rocket Lab до Венери стане першою місією, яка спрямована на пошук органічних речовин у хмарах. Її інструмент, автофлуоресцентний нефелометр (AFN), буде світити лазером на частинки хмар, викликаючи світіння будь-яких складних органічних молекул всередині. AFN також вимірюватиме відбите від крапель світло лазера, щоб визначити їхній загальний розмір і форму.
Друга запропонована місія нестиме набагато більше корисного навантаження і включатиме або зонд, який спускатиметься з парашутом, або повітряну кулю, яка зависне в атмосфері, що є цікавішим варіантом для дослідників, адже такий апарат працюватиме довше. Одне з головних питань, на яке, як сподівається команда, місія дасть відповідь, – це кислотність атмосфери. Згідно із сучаними вимірюваннями, кислотність атмосфери занадто висока, щоб у ній міг вижити будь-який відомий організм. Але кислотність виміряли оглядаючи відразу всю атмосферу та ще й здалеку. Усередині хмар кислотність може сильно коливатися. Деякі краплини рідини в хмарах можуть виявитися досить гостинними, порівняно навіть із кислим середовищем на Землі, де виживають високоадаптовані форми життя, так звані екстремофіли. Команда працює над датчиком кислотності, здатним витримувати екстремальні умови Венери, щоб з’ясувати, чи дійсно там існують такі краплі з низькою кислотністю.
Інше питання – скільки води міститься у верхніх шарах хмар, де атмосферний тиск і температура нагадують земні, завдяки чому тут потенційно може існувати прихисток для життя високо над екстремальною спекою і високим тиском на поверхні. Все відоме нам життя залежить від води, але кількість цієї життєдайної речовини, яку ми поки що виявили на Венері, надзвичайно мала. Щоб підтримувати існування життя, мають формуватися ділянки, де концентрація води вища. Детектори на цьому зонді мають визначити, чи існують такі скупчення вологи.
Місія також має провести детальніші вимірювання вмісту деяких хімічних сполук в хмарах, зокрема фосфіну. Команда працює над пошуком фінансування для цієї набагато амбітнішої багатоетапної місії, запуск якої можливий у період між 2026 і 2031 роками.
«Я вважаю, що повітряні кулі – це найкращий спосіб досліджувати Венеру», – каже Роберт Зубрін, аерокосмічний інженер і засновник Марсіанського товариства. «Вони мають величезні переваги. Там дуже сприятливе місце для польотів на повітряних кулях завдяки густій атмосфері, яка насичена CO2.» Він каже, що було б не складно сконструювати кулю, яка могла б зависнути в певних шарах венеріанської атмосфери на кілька днів або тижнів. Марсіанське товариство вже почало випробовувати власну конструкцію такої кулі на Землі.
Третя місія з проекту Morning Star – безумовно, найамбітніша. Вона досі залишається найменш деталізованою, але ставить за мету повернути зразок, який зонд збере з хмар, на Землю для аналізу, подібно до того, як на Марсі збирають ґрунт і гірські породи для майбутньої місії з їх повернення на Землю. Наразі концепція місії передбачає виведення космічного апарату на орбіту Венери і розгортання повітряної кулі в атмосфері для збору рідких і твердих речовин з шарів хмар під спуску зонда. Потім з кулі запускатиметься невелика ракета зі зразками, яка зустрінеться з орбітальним апаратом, який поверне на Землю зразки.
Науковий фурор
Ці проєкти – не єдині плани повернення на Венеру, адже на найближче десятиліття вже заплановано запуск двох місій NASA ( зокрема, DAVINCI) й однієї місії ЄКА, а Індія і росія також планують такі польоти. Але жодна з них не матиме інструментів, які можуть дати відповіді на ключові питання щодо можливості існування життя або формуванні сприятливого середовища в хмарах цієї розпеченої планети.
«З трьох дуже дорогих державних місій, що летять до Венери, жодна не буде напряму досліджувати частинки хмар», – підкреслює Сігер. «Ідея життя на Венері занадто табуйована для високих урядових кабінетів.»
Багато вчених досі скептично ставляться до можливості існування життя на Венері. Каброл стверджує, що якщо поглянути на ситуацію в цілому, то геологічне пояснення превалює над біологічним, адже спостережувані аномалії, зокрема, фосфін, «набагато точніше й легше можна пояснити саме геологічними процесами».
Але загадки продовжують множитися. Окрім фосфіну, астрономи виявили аміак, який також не мав би існувати на Венері без якогось біологічного механізму його утворення. Серед інших аномалій – незначна кількість кисню, походження якого не можна пояснити, менша кількість діоксиду сірки й водяної пари, ніж це прогнозувалося в моделях, а також ознаки того, що краплі в хмарах не мають сферичної форми, яку вони мали б мати, якби складалися з чистої сірчаної кислоти. Також краплі демонструють інший показник заломлення, ніж у чистої сірчаної кислоти. Отже, всередині них має бути якась інша сполука, стверджує Сігер, можливо, навіть вони схожі на якусь каламутну субстанцію. Нарешті, там присутній якийсь невідомий процес, який абсорбує половину всього ультрафіолетового сонячного світла, що потрапляє на планету.
За словами Сігер, найпростіше пояснення всіх цих аномалій полягає в тому, що якась форма життя виробляє аміак, подібно до того, як це роблять деякі мікроби на Землі. Це єдине раціональне пояснення може справити «каскадний ефект, який дасть відповідь на всі інші питання», – каже вона.
Сігер вважає, що якщо мікроби в атмосфері Венери виробляють аміак, то він поглинається краплями сірчаної кислоти, що зменшує надмірну кислотність до рівня, при якому можуть вижити деякі земні організми. Збільшення кількості аміаку також призвело б до того, що краплі поглинали б більше діоксиду сірки й водяної пари, що пояснює зменшення вмісту цих речовин у хмарах. Крім того, «змінивши свій хімічний склад, крапля, ймовірно, втрачає сферичну форму, оскільки перетворюється на певну соляну суспензію», – каже вона. Крім того, кисень може стати побічним продуктом утворення аміаку, якщо він має біологічну природу утворення, «тож ми можемо просто зв’язати всі ці [аномальні явища] разом», щоб скласти єдину послідовну картину, де головним елементом є мікроби у верхніх шарах атмосфери Венери.
Все ж Каброл зазначає, що вона може прийняти ідею про існування придатної для життя зони на Венері, але вважає малоймовірним, що там справді є життя. Хоча в атмосфері Землі є живі організми, зазначає вона, жоден з них не живе там постійно. Вони просто переміщуються з одного місця в інше. Те, що вони могли б вижити й створити екосистему, де весь цикл життя відбувався б виключно в повітрі, видається малоймовірним, вважає вчена, оскільки таке середовище, на її думку, занадто нестабільне.
Попри це, Каброл підтримує пропозиції команди Morning Star щодо місії, оскільки ці питання занадто важливі, щоб залишати їх без відповіді. «Що мені подобається, так це те, що у них є наукові завдання, які чітко узгоджені з науковою гіпотезою, і вони поставили перед собою чіткі цілі щодо очікуваних результатів і того, що вони означатимуть, якщо їх взагалі не буде», – каже вона. «Це хороша робота. …Гадаю, вони обрали дуже науковий, обґрунтований підхід.»
«Ми, безумовно, маємо докази існування складних хімічних процесів в атмосфері, які виходять за межі того, що ми можемо зрозуміти зараз», – каже Сігер. «Незалежно від того, чи є там життя, чи ні, там точно є щось цікаве, чого ми досі не можемо зрозуміти.» І єдиний спосіб перевірити це, вважає дослідниця, – відправитися туди.
Отримані результати стануть науковою сенсацією. Якщо у небі Венери дійсно існують мікроби, то їх виявлення стане одним з найвизначніших відкриттів в історії людства – першим виявленням інопланетного життя. А якщо ні, то там мають протікати якісь унікальні й невідомі геохімічні процеси, що генерують ці несподівані хімічні сигнатури. Відкриття цих процесів може бути важливим для розуміння того, як формуються й еволюціонують скелясті планети не лише в нашій Сонячній системі, а й в усій галактиці.
Щоб там не було, результати цих грандіозних місій будуть значущими й фундаментальними.
За авторством Девіда Л. Чендлера
1 вересня 2023 р.