Возможный маркер жизни на Венере

Международная группа астрономов объявила сегодня об открытии редкой молекулы — фосфина — в облаках Венеры. На Земле этот газ производится только промышленным способом или микробами, которые процветают в бескислородной среде. В течение десятилетий астрономы предполагали, что высокие облака на Венере могут стать домом для микробов — плавающих без палящей поверхности, но требующих терпимости к очень высокой кислотности. Обнаружение фосфина могло указывать на такую ​​внеземную «воздушную» жизнь.

«Когда мы получили первые признаки фосфина в спектре Венеры, это было шоком!» — говорит руководитель группы Джейн Гривз из Кардиффского университета в Великобритании, которая впервые заметила признаки фосфина в наблюдениях с телескопа Джеймса Клерка Максвелла (JCMT). эксплуатируется Обсерваторией Восточной Азии на Гавайях. Для подтверждения их открытия потребовалось использовать 45 антенн Большой миллиметровой / субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) в Чили, более чувствительного телескопа, партнером которого является Европейская южная обсерватория (ESO). Оба объекта наблюдали Венеру на длине волны около 1 миллиметра, что намного больше, чем может видеть человеческий глаз — только телескопы на большой высоте могут ее эффективно обнаружить.

Международная группа, в которую входят исследователи из Великобритании, США и Японии, оценивает, что фосфин существует в облаках Венеры в небольшой концентрации, всего около двадцати молекул на миллиард. Следуя своим наблюдениям, они провели расчеты, чтобы выяснить, могут ли эти количества быть результатом естественных небиологических процессов на планете. Некоторые идеи включали солнечный свет, минералы, уносимые вверх с поверхности, вулканы или молнии, но ни одно из них не могло приблизиться к этому. Было обнаружено, что эти небиологические источники производят максимум одну десятитысячную от количества фосфина, которое видели телескопы.

По словам ученых, для создания наблюдаемого количества фосфина (состоящего из водорода и фосфора) на Венере земным организмам потребуется всего лишь 10% от их максимальной производительности. Известно, что земные бактерии производят фосфин: они поглощают фосфат из минералов или биологического материала, добавляют водород и, в конечном итоге, выделяют фосфин. Любые организмы на Венере, вероятно, будут сильно отличаться от своих земных собратьев, но они тоже могут быть источником фосфина в атмосфере.

Хотя открытие фосфина в облаках Венеры стало неожиданностью, исследователи уверены в своем обнаружении. «К нашему большому облегчению, в ALMA были хорошие условия для последующих наблюдений, пока Венера находилась под подходящим углом к ​​Земле. Однако обработка данных была сложной задачей, поскольку ALMA обычно не ищет очень тонких эффектов в очень ярких объектах. как Венера », — говорит член группы Анита Ричардс из регионального центра ALMA в Великобритании и Манчестерского университета. «В конце концов мы обнаружили, что обе обсерватории наблюдали одно и то же — слабое поглощение на длине волны, подходящей для фосфинового газа, где молекулы подсвечиваются более теплыми облаками внизу», — добавляет Гривз, возглавлявший исследование, опубликованное сегодня в Природа Астрономия .

Другой член группы, Клара Соуза Сильва из Массачусетского технологического института в США, исследовала фосфин как «биосигнатурный» газ не использующей кислород жизни на планетах вокруг других звезд, потому что нормальная химия делает так мало. Она комментирует: «Обнаружение фосфина на Венере было неожиданным бонусом! Открытие поднимает много вопросов, например, как какие-то организмы могут выжить. На Земле некоторые микробы могут справиться с примерно 5% кислоты в окружающей среде — но облака Венеры почти полностью состоят из кислоты ».

Команда считает, что их открытие является важным, потому что они могут исключить множество альтернативных способов производства фосфина, но они признают, что для подтверждения наличия «жизни» требуется гораздо больше работы. Хотя высокие облака Венеры имеют температуру до приятных 30 градусов по Цельсию, они невероятно кислые — около 90% серной кислоты, что создает серьезные проблемы для любых микробов, пытающихся выжить в них.

Астроном ESO и руководитель европейских операций ALMA Леонардо Тести, который не участвовал в новом исследовании, говорит: «Небиологическое производство фосфина на Венере исключается нашим нынешним пониманием химии фосфина в атмосферах скалистых планет. Подтверждение существования Жизнь в атмосфере Венеры стала бы крупным прорывом для астробиологии; таким образом, важно дополнить этот захватывающий результат теоретическими и наблюдательными исследованиями, чтобы исключить возможность того, что фосфин на каменистых планетах может иметь другое химическое происхождение, чем на Земле. «

Дополнительные наблюдения Венеры и каменистых планет за пределами нашей Солнечной системы, в том числе с помощью будущего чрезвычайно большого телескопа ESO, могут помочь собрать ключи к разгадке того, как на них может происходить фосфин, и внести вклад в поиск признаков жизни за пределами Земли.

Это исследование было представлено в статье «Фосфин в облачных слоях Венеры», которая появится в журнале Nature Astronomy .

Команда состоит из Джейн С. Гривз (Школа физики и астрономии, Кардиффский университет, Великобритания [Кардифф]), Аниты М.С. Ричардс (Центр астрофизики Джодрелл-Бэнк, Манчестерский университет, Великобритания), Уильяма Бейнса (Департамент Земли, Атмосферные и планетарные науки, Массачусетский технологический институт, США [MIT]), Пол Риммер (Департамент наук о Земле и Кавендишской астрофизики, Кембриджский университет и Лаборатория молекулярной биологии MRC, Кембридж, Великобритания), Хидео Сагава (Департамент астрофизики и Наука об атмосфере, Университет Киото Сангё, Япония), Дэвид Л. Клементс (факультет физики, Имперский колледж Лондона, Великобритания [Imperial]), Сара Сигер (Массачусетский технологический институт), Януш Дж. Петковски (Массачусетский технологический институт), Клара Соуза-Сильва (Массачусетский технологический институт) , Сукрит Ранджан (Массачусетский технологический институт), Эмили Драбек-Маундер (Кардифф и Королевская обсерватория Гринвич, Лондон, Великобритания), Хелен Дж.Фрейзер (Школа физических наук, Открытый университет, Милтон Кейнс, Великобритания), Аннабель Картрайт (Кардифф), Инго Мюллер-Водарг (Империал), Чжучан Чжан (Массачусетский технологический институт), Пер Фриберг (EAO / JCMT), Иэн Колсон (EAO / JCMT), Элиза Ли (EAO / JCMT) и Джим Хоге (EAO / JCMT).

В августе 2020 года в журнале Astrobiology был опубликован сопроводительный документ, озаглавленный «Венерианская дымка нижней атмосферы как депо для иссушенной микробной жизни: предлагаемый жизненный цикл сохранения воздушной биосферы Венеры». тех же авторов, «Фосфин как биосигнатурный газ в атмосферах экзопланет» был опубликован в Astrobiology в январе 2020 года.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены ESO . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

---

Ссылки на журналы :

1. Джейн С. Гривз, Анита М. С. Ричардс, Уильям Бейнс, Пол Б. Риммер, Хидео Сагава, Дэвид Л. Клементс, Сара Сигер, Януш Дж. Петковски, Клара Соуза-Сильва, Сукрит Ранджан, Эмили Драбек-Маундер, Хелен Дж. Фрейзер , Аннабель Картрайт, Инго Мюллер-Водарг, Чжучанг Чжан, Пер Фриберг, Иэн Колсон, Элиза Ли, Джим Хоге. Фосфин в облачных слоях Венеры . Nature Astronomy , 14 сентября 2020 г .; DOI: 10.1038 / s41550-020-1174-4
2. Сара Сигер, Януш Дж. Петковски, Питер Гао, Уильям Бейнс, Ноэль К. Брайан, Сукрит Ранджан, Джейн Гривз. Венерианская дымка нижней атмосферы как депо для иссушенной микробной жизни: предлагаемый жизненный цикл сохранения воздушной биосферы Венеры . Астробиология , 2020; DOI: 10.1089 / ast.2020.2244
3. Клара Соуза-Сильва, Сара Сигер, Сукрит Ранджан, Януш Юранд Петковски, Чжучанг Чжан, Рэнью Ху, Уильям Бейнс. Фосфин как биосигнатурный газ в атмосферах экзопланет . Астробиология , 2020; 20 (2): 235 DOI: 10.1089 / ast.2018.1954