Насколько известно на сегодняшний день, Земля — единственная планета во всей Вселенной, на которой есть жизнь. Но, учитывая огромные размеры и масштабы Вселенной, многие считают, что возникновение какой-либо формы жизни в других местах неизбежно. Но где? Возможно, наиболее очевидными местами для поиска могут быть те или иные планеты и спутники, которые существуют по соседству с нами, в Солнечной системе.
Хотя многие могут указывать на спутники Тритона или Цереры, Ио, Ганимеда или Титана, есть и другие менее очевидные места, которые также стоит исследовать на наличие признаков жизни.
Венера, например. Прежде чем углубиться в суть современных теорий форм жизни на планете, нужно посмотреть, с чем именно должна иметь дело потенциальная жизнь. Каково окружение Венеры?
Планета Венера — вторая планета от Солнца и, как оказалось, ближайшая соседка Земли (кроме Луны, конечно). Венера, одна из так называемых «внутренних четырёх» планет, представляет собой земную каменистую планету, которую часто называют «близнецом Земли», потому что они похожи по размеру и структуре. Однако, несмотря на это, Венера во многом кардинально отличается от нашей родной планеты.
Первое наиболее заметное отличие —
атмосфера Венеры, которая намного толще земной и невероятно токсична для жизни. Уровни углекислого газа на Венере намного выше, чем на Земле, и составляют более 95%, а планета постоянно покрыта густым жёлтым облаком, состоящим в основном из серной кислоты. Эта комбинация 543 газов и близость планеты к Солнцу вызвала то, что обычно называют «неконтролируемым парниковым эффектом». Эти густые облака начинаются на высоте от 45 до 70 км.
Если бы была возможность выжить в атмосфере без шлема, можно было бы почувствовать запах тухлых яиц. Из-за такого парникового эффекта, который удерживает тепло, Венера является самой горячей планетой в Солнечной системе, несмотря на то, что Меркурий находится намного ближе к Солнцу. По данным НАСА, температура поверхности Венеры находится где-то в районе 475 градусов по Цельсию. Это очень горячо, достаточно горячо, чтобы расплавить свинец.
Поверхность планеты также пустынна, состоит из вулканической породы, взорванной высокими температурами и давлением, зубчатых гор и много километров вулканов. Считается, что многие из них действуют и сегодня.
В отличие от Земли, поверхность Венеры в том виде, в каком она существует сегодня, также относительно молода. Оценки варьируются от 1 миллиарда до 150 миллионов лет. С геологической точки зрения она очень молода, и учёные в настоящее время не понимают, почему поверхность Венеры намного моложе самой планеты. Но это ещё не всё. Давление воздуха на планете буквально сокрушительное. По сравнению с Землёй атмосферное давление на поверхности примерно в 92 раза выше. Это похоже на давление, обнаруженное примерно на 900 м ниже поверхности океана.
Венера также имеет другие особенности отличающие её от Земли (и от многих других планет в Солнечной системе), например тот факт, что она вращается в противоположном направлении. Это означает, что на Венере Солнце «всходит» на западе, а заходит на востоке. Ещё одно отличие от Земли заключается в том, что на Венере относительно более длинные дни и намного более короткие годы. Венера очень медленно вращается вокруг своей оси, один день длится примерно 243 стандартных земных дня. Однако, будучи намного ближе к Солнцу, чем Земля, её год намного короче, примерно 225 земных дней. Это означает, что венерианские сутки на самом деле длиннее своего года! Удивительно. Как можно заметить, Венера — не самое благоприятное место для жизни — по крайней мере, для жизни, которую знает человек. Тем не менее, это не помешало некоторым учёным придумать невероятные способы развития и процветания жизни на Венере.
Какая жизнь могла бы быть на Венере
Эксперты по этому вопросу теоретизировали потенциальные сценарии, в которых какая-то форма жизни могла бы предположительно быть там. Эти организмы были бы крайне странными. На самом деле, они могли бы даже заставить краснеть экстремофилов на Земле. Например, одно из лучших мест на Венере может находиться в верхних слоях атмосферы планеты. Здесь температура намного ниже и давление тоже. Для жизни такие условия были бы более благоприятными.
На высоте около 50 километров температура колеблется от 30 до 70 по Цельсию, что достаточно низко, чтобы вместить некоторые виды земной микробной жизни, такие как «экстремофилы».
Атмосферное давление на этой высоте также аналогично земному.
Идея о том, что когда-то на Венере могла существовать жизнь, получила поддержку благодаря обнаружению в атмосфере планеты вещества, называемого фосфином. Фосфин — бесцветный легковоспламеняющийся токсичный газ с очень характерным запахом гниющей рыбы. Для жизни на Земле высокие концентрации фосфина очень токсичны для дыхательных систем животных, но более низкие концентрации могут быть обнаружены в небольших количествах в атмосфере Земли. Помимо синтеза в лаборатории, фосфин образуется на Земле из разлагающегося органического вещества. Это означает, что природный фосфин на Земле в основном производится в результате биологической деятельности.
Фото: focus.ua
Если это также имеет место на Венере, это может указывать на то, что там может существовать какая-то форма жизни.
Учёные также предположили, что Венера могла быть более пригодной для жизни в далёком прошлом. Некоторые зашли так далеко, что предположили, что когда-то на поверхности планеты могла быть жидкая вода, прежде чем безудержный парниковый эффект дал мощный толчок, превратив всю поверхностную воду в пар, который затем медленно просачивался в космос. Если это правда, то может означать, что жизнь возникла на планете, но либо эволюционировала до неузнаваемости сегодня, либо полностью вымерла, поскольку условия со временем стали слишком невыносимыми.
На самом деле, если механизм, доставляющий воду на Землю, распространён среди других планет в обитаемой зоне Солнца или рядом с ней, Венера вполне могла иметь жидкую воду в течение некоторого времени. Оценки действительно различаются, но колеблются от 1 до 3 миллиардов лет назад до 600–750 миллионов лет назад. Это временное окно давало достаточно времени для возникновения и видообразования микробной жизни. Конец этого окна, между прочим, является моментом времени, когда поверхность Венеры была полностью восстановлена с помощью пока неизвестного механизма.
Хотя главным виновником, вероятно, была массовая вулканическая активность по всей планете. Это не получило широкого признания среди планетологов. Если жизнь смогла закрепиться на Венере в прошлом, вполне вероятно, что то, что там существует сегодня, радикально отличается от своих предков. Сегодня любая жизнь, которая существует, скорее всего, имеет микробную природу. Однако до тех пор, пока не будет возможность создать и поместить зонд, который сможет выжить и исследовать в течение длительного периода времени экстремальные условия на поверхности планеты Венера, можно только догадываться об этом.
Варианты жизни на Венере
Венера может быть похожа на Беспин из «Звёздных войн», но для микробов
Одна из самых последних гипотез о потенциальной жизни на Венере состоит в том, что она могла эволюционировать, чтобы жить в облаках планеты. Эта теория отчасти связана с тем, что учёные считают, что большое количество аммиака, обнаруженное на планете, вероятно, имеет биологическое происхождение. Более того, такие формы жизни будут чем-то похожи на бактерии.
Обоснование состоит в том, что аммиак, по крайней мере, в обнаруженных количествах, на самом деле не должен существовать на Венере, учитывая наше нынешнее понимание химических процессов на планете.
Его существование, считают исследователи, можно действительно объяснить только наличием какого-то биологического процесса. Однако также важно отметить, что нельзя быть полностью уверенным в присутствии аммиака, но, похоже, это так.
Однако многие ксенобиологи ранее считали, что планета слишком горячая, чтобы какие-либо формы жизни действительно могли выжить. В команду, о которой идёт речь, вошли эксперты в этой области из различных учреждений по всему миру, включая Кардиффский университет в Уэльсе, Массачусетский технологический институт и Кембриджский университет. Они построили специальную компьютерную модель, которая была разработана для определения того, могут ли химические реакции в атмосфере потенциально нейтрализовать большое количество серной кислоты, если присутствуют другие химические вещества, такие как аммиак.
Идея состоит в том, что если бы это произошло, то относительная кислотность облаков могла бы значительно снизиться. Хотя результирующий рН всё ещё будет относительно высоким, по их мнению, он может быть приемлемым для некоторых типов форм жизни.
Соавтор исследования доктор Уильям Бэйнс из Школы физики и астрономии Кардиффского университета сказал: «Мы знаем, что жизнь может быть в кислой среде на Земле, но не в такой кислой среде, как облака Венеры». «Но если что-то производит аммиак в облаках, то это нейтрализует некоторые капли, делая их потенциально более пригодными для жизни», — добавил он.
Учёные очень интересовались атмосферой Венеры с 1970-х годов, в частности уровнем аммиака и возможностью жизни при высоких температурах. Если эта новая модель верна, микробы, подобные бактериям, могут выжить в верхних слоях атмосферы. В таком случае смелое заявление о том, что большое количество аммиака на планете имеет биологическое происхождение, опровергнет десятилетнюю веру в то, что он, вероятно, образовался в результате молний и извержений вулканов.
Жизнь на Венере, скорее всего, будет использовать ультрафиолетовый свет в качестве топлива
Было высказано предположение, что любые формы жизни на Венере, помимо существования в основном в облаках, будут использовать ультрафиолетовый свет для получения энергии. Эта гипотеза исходит из наличия в атмосфере Венеры так называемых «неизвестных поглотителей УФ-излучения». Эти «неизвестные поглотители УФ-излучения» представляют собой тёмные участки атмосферы Венеры, которые бросаются в глаза отсутствием излучаемого УФ-излучения планеты.
Фото: nkj.ru
Эта теория не нова и впервые была предложена покойным Карлом Саганом в 1960-х годах. Более поздние исследования Венеры также подтверждают наличие этих областей без УФ-излучения на поверхности Венеры. На самом деле было показано, что эти пятна, поглощающие УФ-излучение, существуют долго и также влияют на общее альбедо планеты и, следовательно, на погоду на планете.
Являются ли эти тёмные области следствием того, что микроорганизмы поглощают УФ в качестве источника топлива, или они вызваны побочными продуктами жизни в верхних слоях атмосферы, или по какой-то другой причине, не связанной с жизнью, пока неясно.
Другим подтверждающим доказательством потенциала жизни является тот факт, что Венера, по-видимому, была вулканически активной в течение последних 2,5 миллионов лет. Если это правда, то могло бы обеспечить механизм для снабжения любой жизни в верхних слоях атмосферы потенциальным источником питательных веществ. Другая заманчивая информация получена из ещё более недавнего исследования, проведенного в 2021 году, которое предполагает, что полосы «неизвестного УФ-поглотителя» очень похожи на нечто, называемое «красным маслом». Это известное вещество, состоящее из смеси органических материалов, растворённых в концентрированной серной кислоте.
Но может ли быть другое объяснение этому феномену? На Земле такие вещества, как водяной пар, озон, углекислый газ и кислород, имеют тенденцию поглощать большую часть ультрафиолетового излучения, попадающего в нашу атмосферу от Солнца. Хотя атмосфера Венеры в основном состоит из углекислого газа, тёмные полосы поглощают даже больше ультрафиолета, чем можно было бы ожидать. Некоторые предполагают, что для этих областей может быть более «скучное» объяснение. «Предполагалось, что частицы, из которых состоят тёмные пятна, представляют собой хлорид железа, аллотропы серы, двуокись серы и так далее, но ни одна из них до сих пор не может удовлетворительно объяснить их свойства образования и поглощения», — объяснил Йон Джу Ли в интервью phys.org в 2019 году. Ещё более интригующим является то, что размер частиц очень похож на размер поглощающих свет микроорганизмов на Земле.
Если что-то сохранилось на поверхности, можно даже не распознать в этом жизнь
Большинство теорий о жизни на Венере используют земную жизнь в качестве критерия. На Земле постоянно обнаруживается всё больше и больше экстремальных форм жизни, причём в самых неожиданных местах. Некоторые настолько хорошо приспособлены к невероятно враждебной среде, что их открытие часто вызывает огромный шок.
К примеру, микроб Geogemma barossii. Этот опасный микроорганизм способен выжить в некоторых из самых глубоких цинковых и медных рудников в мире в Канаде. Район, который они называют домом, находится примерно на глубине 2407 м под землёй, загрязнён большим количеством тяжёлых металлов и имеет температуру выше 121 градус Цельсия. При таких температурах большинство форм жизни закипит, а составляющие их органические молекулы начнут распадаться — по крайней мере, так постулировалось ранее.
Организмы, найденные там, способны не только переносить эти условия, но и процветать, «дыша» соединениями серы и «поедая» минералы, такие как пирит.
Но они далеко не самые экстремальные формы жизни на Земле. Другие микроорганизмы были обнаружены в глубинах Марианской впадины в Тихом океане. Эти удивительные существа могут выдерживать сокрушительное давление воды на высоте около 10 км над ними, и на самом деле их ограничивает только повышение температуры по мере приближения к самым глубоким частям земной коры. В большинстве этих экстремальных случаев организмы должны были приспосабливаться как можно лучше, и одной из общих тем является их относительно медленный метаболизм. В некоторых случаях он настолько медленный, что почти останавливается.
Фото: thealphacentauri.net
Для таких мест, как Венера, будь то в облаках или на поверхности, метаболизм венерианских форм жизни может казаться почти несуществующим, что приводит к ложноотрицательному результату, если когда-либо активно искать там жизнь. Хотя экстремальная жара, а не давление, безусловно, является ограничивающим фактором для жизни на Земле (насколько нам известно), это может не быть проблемой для жизни, которая развилась в другом мире. Хотя это крайне маловероятно, учитывая нынешние знания в области химии и биологии.
Что ж на Земле, организмы-экстремофилы могут выживать в самых экстремальных условиях, какие только можно себе представить. Одним из конкретных примеров является бактерия под названием Planococcus halocryophilus. Эти бактерии, обнаруженные в одном из самых холодных мест Арктики, а также 200 других видов, по-видимому, могут вполне комфортно жить в условиях около -25 градусов по Цельсию. Эти температуры аналогичны температурам на Марсе, но практически тропические по сравнению с предполагаемыми температурами на полюсах Венеры.
Могут ли какие-то странные холодолюбивые формы жизни существовать на холодных полюсах Венеры? Пока можно только догадываться. Хотя никогда нельзя быть наверняка уверенным, существует ли жизнь на Венере, интересно выдвинуть гипотезу о том, что потребуется коренной венерианской жизни, чтобы там существовать.
С возобновлением интереса к планете и предстоящим миссиям, это может быть только вопросом времени, когда можно будет окончательно опровергнуть представление о том, что жизнь может существовать даже там. Однако если найдутся формы жизни, это радикально изменит понимание того, что такое жизнь, и поможет найти её в других местах во Вселенной.