Ученые нашли потенциальный признак существования жизни на Венере
В атмосфере Венеры обнаружен газ фосфин, который считается биомаркером — признаком возможной жизнедеятельности. Об этом говорится в исследовании, которое группа астрономов во главе с Джейн Гривз из Кардиффского университета опубликовала в журнале Nature Astronomy.
Пока ученые не регистрировали подобные явления на Венере в достаточном количестве, чтобы они могли объяснить появление фосфина в атмосфере. Вулканическая активность на Венере, по имеющимся данным, минимальная; молнии в условиях венерианской атмосферы приводят к появлению лишь незначительных объемов фосфина, падение метеоритов может в целом объяснить появление лишь нескольких тонн фосфорсодержащих соединений.
Из этого исследователи делают вывод, что фосфин является наиболее подходящим биомаркером, говорящим о возможном присутствии на Венере живых организмов.
Исследование атмосферы Венеры проводилось с помощью наземного телескопа Джеймса Кларка Максвелла (JCMT) на Гаваях и системы радиотелескопов ALMA в Чили в миллиметровом диапазоне волн.
«Присутствие фосфина в объемах даже нескольких частей на миллиард совершенно неожиданно для окисленной атмосферы, где кислородсодержащие соединения значительно преобладают над водородсодержащими). Мы рассматриваем все сценарии, которые могли бы объяснить появление фосфина с учетом имеющихся знаний о Венере», — говорится в статье. Ученые подчеркивают, что жизнь на Венере является лишь одним из возможных сценариев появления фосфина в атмосфере, и его выявление не следует рассматривать в качестве однозначного доказательства наличия живых организмов на планете.
Старший научный сотрудник Института прикладной астрономии РАН Николай Железнов в разговоре с РБК также подтвердил, что фосфин может быть признаком жизнедеятельности. В то же время он отметил, что с сомнением относится к гипотезе о том, что фосфин может быть доказательством наличия жизни на соседней планете. «Прежде чем трубить о том, что найдены свидетельства о проявлениях жизни, необходимо пересмотреть все возможные варианты, что то или иное явление связано с обычной природой неживой материи», — пояснил он.
Железнов объяснил, что в соответствии с общепринятыми представлениями жизнь в ее земном представлении не может существовать на поверхности Венеры из-за невыносимых условий. Однако в атмосфере на высоте от 50 до 70 км, условия схожи с земными. «Поэтому говорят, что такой объем фосфина может свидетельствовать о возможной жизни на Венере. Однако надо понимать, что атмосфера не является твердой поверхностью, это динамическая среда, там идут кондиционные процессы, турбулентность. А для зарождения жизни нужна все-таки стабильная среда в течение миллионов лет. Я с большим сомнением отношусь к тому, что этот факт свидетельствует о проявлении жизни», — сказал ученый.
Космические жилища, ч. 4: как мы будем жить на Венере
Если с тем, как мы будем жить на Луне и в космических колониях, всё относительно ясно — осталось только доработать технологии, то колонизация Марса и тем более других планет пока покрыта завесой неизвестности. Но какие-никакие идеи на тему терраформирования Венеры и жизни на ней в воздушных городах у нас есть. Давайте их обсудим.
Художественное представление парящего города на Венере
Исследования Венеры
Первая мягкая посадка на Венеру с последующей передачей данных на Землю состоялась в декабре 1970 года. Аппарат «Венера-7» стартовал с Байконура 17 августа 1970 года в 8 часов 38 минут по Москве и через несколько месяцев сел на Венеру. И это была первая в истории посадка работоспособного космического аппарата на другой планете.
Как видно из названия, это был далеко не первый аппарат. До него в 1961 году советские учёные запустили «Спутник-7», который не сумел выйти с земной орбиты. Через несколько дней «Венера-1» отправилась к планете и прошла на расстоянии в сто тысяч километров от неё. Через неделю после станция перестала отвечать. Станция «Венера-2» в 1965 году пролетела на расстоянии двадцати четырёх тысяч километров от Венеры, а «Венера-3» достигла своей цели, но не смогла передать данные после посадки. Зато доставила на Венеру металлический глобус Земли с вымпелом с гербом Советского Союза.
Автоматическую научно-исследовательскую космическую станцию «Венера-7» строили с учётом большого количества удачных и не очень запусков. Предшествующие аппараты помогли учёным узнать условия, в которых придётся работать. Новая станция должна была выдерживать давление в шесть раз большее, чем два аппарата до неё. Корпус спускаемого аппарата построили из титана, чтобы он выдерживал давление до 180 атмосфер. Для смягчения посадки аппарат оснастили рифлёным парашютом конусной формы из четырёх слоёв стеклонитрона. В качестве энергоносителя использовали свинцово-цинковую батарею, заряженную от солнечных батарей.
Этот аппарат передавал на Землю данные в течение пятидесяти трёх минут, из них двадцать после посадки. Благодаря аппарату выяснили, что температура на поверхности составляет 475 ±20 °C, давление — 90 ±15 атмосфер. До того, как мы получили первые фотографии с Марса, советские специалисты получили фото с Венеры. Их сделали аппараты «Венера-9» и «Венера-10». Аппарат «Венера-13» сделал 14 цветных снимков планеты.
Параллельно с СССР исследованиями Венеры занимались и США. В 1962 году к «Утренней звезде» запустили «Маринер-1», но ракета-носитель отклонилась от курса и была подорвана. В 1962 году за ним последовал «Маринер-2», аппарат пролетел мимо Венеры на расстоянии 34 773 километра. «Маринер-5» 1967 году подлетел ещё ближе, на 3 990 километров от поверхности планеты. Телекамер и фотокамер, к сожалению, ни один из аппаратов не имел, а все остальные «Маринеры» летали к Марсу.
Фото, «Венера-9» и «Венера-10»
Фото, «Венера-13»
Одна из программ по исследованию Венеры — миссия DAVINCI, которую НАСА планирует на 2021 год. В рамках программы спускаемый аппарат в течение 63 минут будет собирать данные об атмосфере планеты, а также проверит активность вулканов и взаимодействие атмосферы с поверхностью.
Аппарат DAVINCI
Мы часто говорим про освоение Марса, есть несколько программ пилотируемых миссий на Красную планету. Но о Венере на долгое время забыли. Один только факт того, что фото с поверхности сделаны только аппаратами СССР и только в 1970-е годы, говорит о многом.
Возможно, скоро это изменится. В ноябре 2016 года НАСА и «Роскосмос» обсудили совместный полёт на Венеру. Запланированный проект называется «Венера Д». Прототипом для нового спутника в рамках миссии будет советская космическая станция «Вега-2», её спускаемый аппарат в 1985 году сел на поверхность Венеры.
Колонизация Венеры
Что мы знаем о Венере сегодня? Венера — вторая планета от Солнца, и средняя температура там составляет 460 °C, выше температуры плавления цинка и свинца. Большинство органических материалов также неспособны поддерживать форму при такой температуре. На Марсе, для сравнения, средняя температура — 40 °C ниже нуля.
Но сравнивать с Марсом смысла нет, потому что Венеру считают землеподобной планетой. В чём сходство? Во-первых, радиус Венеры — 6051,8 км, это 95% земного радиуса. Масса — 4,87·1024 кг, то есть 81,5% земной. Ускорение свободного падения — 8,87 м/с², когда на нашей планете оно равно 9,8 м/с². У Венеры есть атмосфера, в 90 раз толще, чем у Земли. Правда, для человека чрезвычайно опасная и ядовитая. А давление — как на глубине в один километр в земном океане.
Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа. На высоте от 50 о 70 километров от поверхности нас ждёт ещё один неприятный сюрприз — облака, состоящие из серной кислоты. Из-за облаков, заглянуть через которые со стороны не представляется возможным, и из-за ветров и вихрей, в которые они заворачиваются, Венеру назвали «Планетой бурь» в одноименном фильме Павла Клушанцева 1961 года. «Утренней звездой» её называют из-за того, что облака отражают солнечные лучи, делая Венеру яркой для наблюдателя с Земли.
Двойной ураган на полюсе Венеры, фото 2006 года
Расстояние от Земли до этой планеты меняется от 38 до 261 миллиона километров. Венера может быть ближе к Земле, чем Марс к нашей планете, расстояние до которого составляет от 55,76 миллиона километров. То есть лететь к ней ближе. Так почему мы хотим колонизировать Марс, и мало кто планирует добраться и основать поселение на Венере?
Инженер-конструктор Сергей Красносельский, автор книги «Запасная планета», уверен, что освоение космоса обязательно должно произойти. Чтобы колонизировать Венеру, нужно до неё как минимум долететь. Космические аппараты до Венеры уже запускали, на поверхность планеты их сажали. Конечно, предстоит решить ещё массу вопросов на тему космической радиации — одной из главных угроз пилотируемых полётов к другим планетам. Солнечные вспышки гарантируют повышенную дозу облучения космонавтам, но их можно будет, например, пережидать в специальных помещениях. Либо — создать магнитное поле и включать его при сильных солнечных вспышках. Вопросы полёта мы уже обсуждали в статье про колонизацию Марса.
Как уже понятно, поверхность Венеры для жизни человека на данный момент малопригодна. Но нужна ли нам именно поверхность, можем ли мы обойтись без твёрдого грунта под ногами? Вместо этого мы могли бы использовать аэростаты. Из-за состава атмосферы воздушный шар или дирижабль, наполненный воздухом, будет летать, как наполненный гелием на Земле. Представьте красивые дирижабли, парящие на высоте 50 километров от поверхности прекрасной планеты.
Что интересно, люди могут жить не на платформах вне аэростата, а внутри него, дышать воздухом и при этом заниматься садоводством, которое будет поддерживать аппарат на нужной высоте. Об этом в сентябре 1971 года писал Сергей Житомирский в статье «Плавучие дома на утренней звезде» для журнала «Техника молодёжи».
Обложка журнала «Техника молодёжи», сентябрь 1971 года
Специалисты НАСА в 2014 году предложили освоить Венеру раньше Марса. Они представили проект HAVOC. В рамках миссии специалисты предлагают отправить на Венеру роботов, затем планируется пилотируемая миссия с 30 дневным пребыванием на орбите планеты, а после — ещё один этап с путешествием в верхние слои атмосферы. На орбиту отправят роботизированный дирижабль длиной в 31 метр, а затем корабль длиной в 130 метров с астронавтами на борту. На верхней части предложенных аппаратов расположены солнечные ячейки.
С психологической точки зрения у летательных аппаратов будет важное преимущество: они смогут дрейфовать и не попадать в долгую венерианскую ночь. Сутки здесь равняются 116 земным дням, и планета вращается в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет.
Речь идёт о высоте в 50 километров, потому что температура здесь около 75 °C, а давление составляет одну земную атмосферу. Условия практически земные, если не считать состав атмосферы. Но и с веществами атмосферы можно работать, перерабатывая в необходимые соединения. Благодаря близости к Солнцу недостатка в энергии для работы не будет возникать.
Терраформирование
Углекислый газ в теории можно разделить на кислород и углерод, серную кислоту — на серу, воду и кислород. Но лучше, конечно, взять программу максимум и кардинально поменять состав атмосферы планеты.
На Венере уже есть атмосфера, хотя и непригодная для жизни. Миллиарды лет назад на Земле тоже была непригодная для нас атмосфера, её изменяли микроорганизмы. Сегодня столько ждать не нужно. Достаточно выбрать нужные микроорганизмы и забросить их на планету. Это очень сложно и очень дорого, но это возможно.
В 1961 году Карл Саган предлагал использовать для этих целей хлореллу. В то время эти одноклеточные водоросли предлагали использовать и в пищу, и для получения кислорода на борту космического корабля. По мнению Сагана, хлорелла, не имея врагов, начнёт быстро размножаться и перерабатывать углекислый газ в кислород. Позже он отказался от этой идеи, когда выяснилось, что в атмосфере Венеры ничтожно малое количество воды. Сегодня нужно выбрать другие микроорганизмы. Изменение состава атмосферы в пользу увеличения кислорода поможет снизить температуру.
Чтобы идея Сагана стала более реальной, да и вообще для создания приемлемых условий жизни, на Венеру нужно доставить воду. Везти её с Земли в баллонах было бы слишком накладно. Гораздо лучше найти подходящий ледяной астероид диаметром в 600 километров и закинуть его на планету. НАСА несколько лет прорабатывает идею захвата и доставки астероидов на лунную орбиту, но там речь идёт о камнях до 10 метров диаметром. В любом случае, обрушение одного огромного астероида на планету приведёт к плачевным результатам, так что лучше закидывать много маленьких. Но как только давление понизится и появится достаточное количество воды — можно будет запускать микроогранизмы и ждать, когда Венера превратится в Землю. Этот процесс будет похож на тот, что миллиарды лет назад происходил на нашей планете. Но времени в случае с Землёй было нужно гораздо больше, так как те микроорганизмы которые формировали нашу атмосферу, сами в это время эволюционировали.
Но и тогда останется проблема — радиация. На Земле от космической радиации нас защищает магнитной поле. У Венеры глобального магнитного поля нет. Его можно создать искусственно. Есть два варианта решения этоой задачи. Первый — раскрутить планету до нужной скорости вращения. В теории благодаря ядру, предположительно металлическому, это создаст нужное магнитное поле. Второй — проложить электрический провод вдоль экватора. Это звучит гораздо более реалистично, учитывая, что когда-то даже провод на дне Атлантического океана казался фантазией.
Как могла бы выглядеть Венера после терраформирования
В чём смысл?
Зачем нам нужна Венера? Во имя науки, конечно! Один из вариантов ответов почти такой же, что и в случае с Марсом. Человечество может просто сидеть сложа руки, продолжая запускать космонавтов на земную орбиту, или же осваивать хотя бы Солнечную систему, пока отсутствует технология криосна, способна поддерживать жизнь экипажа долгие годы, десятилетия и даже сотни лет. Венера — самая близкая к нам планета.
Следующий ответ заключается в том, что Венера похожа на Землю. Если создать на ней подходящие для жизни человека условия, у нас будет, куда лететь в случае, если на нашу родную планету направится огромный астероид, угрожающий стереть жизнь с лица Землю.
Ещё одна причина вытекает из предыдущей: на Венеру можно переселить часть людей с Земли, чтобы избежать перенаселения. Эта планета может стать для нас вторым домом.
Сергей Красносельский в интервью для Роскосмоса говорил: «Человечество обязательно должно двигаться вперёд. Проверено: все цивилизации, которые впадали в застой, они гибли, их не осталось».
Раскаленный ад или лучшая альтернатива Марсу: почему ученые хотят отправить человека на Венеру
В течение нескольких десятилетий Марс оставался главной целью для исследовательских миссий и первым претендентом на колонизацию. Но во время изучения планеты ученые обнаружили проблемы, которые усложняют выполнение пилотируемого полета к ней: низкая температура и давление на поверхности, а также высокий уровень радиации. Это заставило инженеров задуматься о миссиях к другим планетам Солнечной системы — и даже к Венере. «Хайтек» рассказывает, почему НАСА решила отправить пилотируемую миссию на одну из самых близких к Солнцу планет и почему люди там будут жить в дирижаблях над атмосферой.
Читайте «Хайтек» в
Человек на Венере
Представьте, что вы находитесь на глубине 900 м под водой без скафандра. Именно так будет чувствовать себя человек, оказавшись на поверхности Венеры, второй по удаленности от Солнца планеты, но самой близкой к Земле.
Давление на Венере в 92 раза выше, чем на нашей планете. Средняя температура составляет 460 °С — больше, чем на Меркурии, расположенном в два раза ближе к Солнцу. Такого жара хватит, чтобы расплавить свинец. Причина в особенном устройстве атмосферы планеты: вместо того, чтобы нагревать поверхность до тропического климата, как на Земле, облака отражают тепло и выжигают Венеру.
Ситуация усугубляется еще и тем, что на Венере отсутствует кислород — 96% атмосферы состоит из углекислого газа, а несколько раз в день на поверхности выпадают дожди из серной кислоты. Вряд ли хотя бы один известный науке организм проживет в таких условиях больше нескольких секунд.
До 1958 года ученые считали, что на Венере существуют формы жизни, близкие к земной: плотная атмосфера не позволяла разглядеть поверхность планеты с земных телескопов.
Этот тезис окончательно опровергли данные, переданные на Землю советским исследовательским аппаратом «Венера-1». В 1961 году он пролетел в 100 тыс. км над космическим телом, собрав информацию об атмосфере и строении облаков. Спустя год американский «Маринер» вышел на орбиту, облетел планету и подтвердил данные о температуре на поверхности и в атмосфере, собранные советским зондом.
В 70-х годах аппараты «Венера» и «Пионер-13» стали первыми искуственными объектами, приземлившимися на поверхность Венеры. Ни один не проработал дольше двух часов, но прежде чем расплавиться, аппараты успели передать на Землю первые панорамные снимки и результаты химического анализа атмосферы и грунта, измерения температуры и давления в процессе спуска, а также скорости ветра на поверхности.
На основе фотографий и данных спектрометров ученые сделали вывод, что в атмосфере содержится очень мало водяного пара — около 0,05%, а сама планета горяча и непригодна для жизни. Венера молода в геологическом смысле — на ней постоянно происходят землетрясения. Ветры там дуют со скоростью до 85 м/c, облетая планету на четыре-пять дней, а скорость порывов превышает 100 м/с.
Почему Венера лучше Марса
Марс — следующий логичный шаг для развития человечества. Красная планета похожа на Землю. Средняя температура на поверхности немногим ниже арктической, но недостаточно низкая, чтобы критически необходимые для колонизации газы — азот и кислород — замерзли. Тонкой атмосферы Марса из диоксида углерода достаточно, чтобы растения выработали воздух для дыхания астронавтов. Но Венера ближе Марса на миллионы километров, а полет к ней займет 153 дня. За это время расстояние в 108 млн км преодолел зонд «Венера-экспресс» в 2005 году. На Красную планету лететь не меньше 210 дней (225 млн км).
Но это не главное преимущество Венеры перед остальными планетами Солнечной системы. На высоте 50 км над поверхностью существует зона, давление в которой немногим больше одной атмосферы, а температура не превышает 20–30 °С. Лучше человек будет чувствовать себя только на Земле.
Облако серной кислоты находится ниже этой отметки — на 30 км над поверхностью. Магнитосфера на высоте 45–65 км достаточно плотная, чтобы защитить корабли и астронавтов от ионизирующего излучения из космоса. Близость к Солнцу по сравнению с поверхностью увеличивает объем солнечного излучения минимум в 1,4 раза, а силу ветра — вдвое. Оба этих ресурса можно использоваться для получения электроэнергии, необходимой для колонизации планеты.
Условия на Венере лучше, чем на Луне, и больше подходят для человека, чем марсианский климат. По крайней мере, у колонизаторов не возникнет проблем с энергией для питания приборов и летательных аппаратов. Голубая планета получает на 40% больше солнечной энергии, чем Земля, и в 4,4 раз больше, чем Марс.
Повреждение герметичной оболочки жилого блока на Венере не станет фатальным. По крайней мере, астронавты не умрут сразу. Концентрация серной кислоты в воздухе на высоте 50 км невысока. В случае попадания на кожу человек почувствует легкое жжение. Доза радиации, которую получат астронавты, не выше, чем в Сибирском лесу. Атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа, однако при наличии кислородного баллона астронавты смогут устранить утечку и продолжить миссию.
Колонистам, скорее всего, удастся вырастить пищу на планете — с помощью аэропонии. Воду для этого процесса на Венере получить легче, чем на Марсе: в жидкой форме вещество можно конденсировать из воздуха или добыть путем переработки серной кислоты, а солнечного света на планете в избытке. Температура и атмосферное давление над поверхностью Венеры намного стабильнее, чем на Марсе. Это позволит выращивать сельскохозяйственные культуры без защитных экранов, которые необходимы на Красной планете для защиты растений от резких изменений условий окружающей среды.
Дирижабли и роботы
Освоение зоны с околоземным климатом — главная задача проекта HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept), разработанного инженерами НАСА. Космическое агентство планирует отправить в атмосферу Венеры дирижабли с жилыми модулями, в которых сначала будут работать роботы, а затем и люди. Почти как на МКС.
Миссия делится на три этапа. Сначала НАСА планирует отправить на планету роботизированный дирижабль. Аппарат соберет дополнительные данные о потенциально жилом слое над поверхностью Венеры. Затем инженеры отправят пилотируемую миссию, которая пробудет на орбите в течение месяца. На заключительном этапе астронавты войдут в атмосферу и пробудут в ней 30 дней.
Планируется, что дирижабли с роботами и людьми войдут в атмосферу в специальной капсуле на скорости 7,2 тыс. км/час. Когда система торможения снизит скорость аппарата до 460 км/час, капсула раскроется, а 130-метровый аэростат начнет наполняться газом. Если этот этап пройдет успешно, дирижабль продолжит свободное плавание на высоте 50 км над поверхностью планеты.
Плавучесть аппарату обеспечит смесь кислорода и азота, а системы жизнеобеспечения и турбины будут работать на энергии Солнца. Ученые намерены установить на поверхности аэростата небольшие солнечные батареи общей площадью 1 тыс. кв. м, покрытые тефлоном и прозрачным пластиком. Такой экран защитит их от соляной кислоты и коррозии.
А как же поверхность?
Кажется, на поверхность Венеры человеку в ближайшее время спуститься не удастся, даже если представить, что люди смогут построить на планете летающий город из нескольких дирижаблей. Исследовательские аппараты «Венера» и «Пионер» продержались всего 127 минут, — и пока нет никаких оснований полагать, что современная техника способна находиться в таких условиях дольше и защитить человека от температуры и давления.
Вероятно, исследовать грунт смогут роботы. Поверхность Венеры богата радиоактивными материалами: ураном и торием. Их запасы на Земле в ближайшее время подойдут к концу, а на Марсе их почти нет. Добыча минералов может стать еще одним стимулом для освоения планеты.
Но освоение планеты произойдет нескоро. В 2014 году НАСА заморозила проект HAVOC и вернулась к его обсуждению лишь месяц назад. Даже если авторы идеи колонизации Голубой планеты получат финансирование, им предстоит длительный процесс испытания дирижаблей на Земле и околоземной орбите. Только после этого миссия с роботами может отправиться к Венере. Покорение Марса выглядит более реальным. Космическое агентство отправит корабль к Красной планете уже в 2020 году.
