Русская планета: почему «Роскосмос» решил искать на Венере жизнь
«Считаем, что Венера — это русская планета», — заявил 15 сентября 2020 года глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин. Афористичное заявление стало частью его выступления на выставке HeliRussia-2020, где Дмитрий рассказал журналистам об отдельной от американцев миссии по исследованию этой планеты. Разумеется, фраза моментально породила сотни шуток и мемов. По просьбе Esquire Александр Березин разбирался, что имел в виду Рогозин и зачем нам Венера.
Почему открытие на Венере фосфина всех так взбудоражило — и что это такое
Открытие биомаркеров (то есть веществ, ассоцируемых с жизнью) — история, всегда вызывающая самые ожесточенные споры. В 2003 году США открыли на Марсе метан — и с тех самых пор это открытие пытаются оспорить. Совсем недавно, в июле 2020 года, российские ученые обнаружили, что точно такие же электромагнитные волны, что и метан, в марсианских условиях могут поглощать углекислый газ и озон — то есть на Марсе их можно с метаном спутать. Поэтому в России не исключают, что никакого метана на Марсе на самом деле нет — а ведь метан там многие считали продуктом деятельности местных микроорганизмов. Впрочем, в NASA никак не отреагировали на наблюдения российского спектрометра с марсианской орбиты и продолжают считать, что метан там все же есть.
Из этой истории следует важный урок: вроде бы много раз перепроверенные открытия веществ-биомаркеров могут оставаться спорными по 17 лет подряд. Разве можно всерьез после этого воспринимать открытие биомаркера фосфина на Венере, описанное в недавней статье в Nature Astronomy? Как ни странно — да.
Все дело в деталях открытия. Мы, люди, видим предметы вокруг нас в разных цветах. Выражаясь научным языком, каждый «цвет» — это та или иначе часть спектра, то есть электромагнитные волны с определенной длиной. Например, волны света с длиной 630–760 нанометров — это то, что мы видим как «красный». Вне видимого света есть свои части спектра. Например, для фосфина это волны с длиной 1,132 миллиметра. И хотя глазом такие электромагнитные волны не разглядеть, приборы радиотелескопов вполне способны увидеть такие «цвета».
Фосфин открыли именно так – при помощи пары радиотелескопов, регистрирующих волны миллиметрового диапазона (ALMA и телескопа Джеймса Максвелла). Метан на Марсе обнаружили совсем другими, куда менее масштабными средствами – бортовыми спектрометрами искусственных спутников Марса и марсоходов. Их спектрометры (приборы, измеряющие поглощение электромагнитных волн) гораздо меньше, чем в случае радиотелескопов (и уже поэтому работают не так хорошо). И, главное, их нельзя «откалибровать» – проверить надежность работы их приборов в чисто марсианских условиях в лаборатории.
Радиотелескопы же работают в земных условиях, и их поведение и возможные ошибки исследованы учеными чрезвычайно хорошо. Оба радиотелескопа нашли в облачном слое Венеры, на высоте 53–61 километр, что-то, что поглощает волны длиной точно в 1,123 миллиметра. Фосфин имеет именно такую полосу поглощения — то есть поглощает электромагнитные волны именно такой длины.
Спутать фосфин с чем-то еще крайне сложно: такая полоса поглощения — весьма далека от типичной для газов, имеющихся на Венере. Это заметно отличает ситуацию от марсианского метана, где полосы поглощения углекислого газа и озона могут быть опасно близки к полосе поглощения метана.
Фосфин на Венере не может быть стабильным по определению, поскольку при высокой температуре он должен разлагаться очень быстро. На поверхности планеты — за четверть часа (там +460 °C ), а в облачном слое, где от +10 до +70 °C — за год-другой. То есть он должен непрерывно пополняться из какого-то источника. Молекула фосфина состоит из одного атома фосфора и трех — водорода, поэтому для создания такого соединения нужна очень высокая температура (без нее он не может образоваться, хотя слишком длительный нагрев меньшей силы и может привести к его разложению) или очень хорошие катализаторы, снижающие энергетические требования к такой реакции. Известен только один тип катализаторов, позволяющих образовывать фосфин при +10–70 °C, — органические (относящиеся к углеводородам или их производным). Именно они образуют его на земных болотах, в кучах пингвиньего гуано и других подобных местах. Катализаторы эти содержатся внутри земных микробов-анаэробов (то есть способных жить в бескислородной среде).