В сентябре 2020 года британские ученые заявили об открытии, которое по праву можно было отнести к одним из самых громких открытий в астрономии 2020 года. Они сообщили об обнаружении в верхних облаках Венеры фосфина,
который может указывать на наличие на планете живых организмов, поскольку других, абиогенных источников этого вещества неизвестно.
Присутствие этих молекул фофина с концентрацией 20 миллиардных частей было выявлено при помощи радиообсерватории ALMA в горах Чили и инфракрасного телескопа Джеймса Кларка Максвелла на Гавайях.
Из-за высокой температуры и давления у поверхности, а также химического состава атмосферы, Венера большинством ученых считается непригодной для жизни.
Фосфин был обнаружен в тех слоях атмосферы Венеры, где ранее некоторыми учеными допускалось существование микроорганизмов. Это открытие вызвало бурную дискуссию в научных кругах, отправить на планету миссию вдруг неожиданно захотел глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин, хотя Россия давно не может найти денег на российско-американский проект «Венера-Д».
Позднее другими учеными были опубликованы статьи, подвергающие сомнению открытие фосфина, однако его авторы сумели отбиться от критики.
Теперь же ученые из Вашингтонского университета в статье, принятой к публикации в журнале Astrophysical Journal, показали, что в выводах авторов «открытия» могла содержаться ошибка – они могли принять за фосфин другое, более распространенное вещество.
«Вместо фосфина в облаках Венеры наблюдения согласуются с альтернативной гипотезой: они обнаружили диоксид серы», — считает Виктория Медоуз, профессор астрономии из Вашингтонского университета. – Диоксид серы – третье по распространенности химическое вещество в атмосфере Венеры, и оно не считается признаком жизни».
В новом исследовании приняли участие ученые из Лаборатории реактивного движения NASA, Космического центра имени Годдарда и других американских институтов.
По мнению ученых, диоксид серы, который присутствует в атмосфере в большом количестве, не только может объяснить полученные наблюдения, но и наиболее согласуется с представлениями о строении атмосферы Венеры, в которой присутствуют серные облака. Астрономы показали, что спектральная линия, принятая за линию фосфина, формируется не на уровне облаков, а значительно выше, в верхних слоях атмосферы планеты, там, где молекулы фосфина «должны разрушаться за секунды».
Обе молекулы – фосфина и диоксида серы – в радиодиапазоне имеют линию поглощения, близкую к 266,94 Ггц, которую в 2017 году впервые обнаружили на телескопе Джеймса Кларка Максвелла (JCMT) на Гавайях. Позднее, с помощью наблюдений на радиообсерватории ALMA британцы пришли к выводу, что диоксид серы не может вносить вклад в формирование этой радиолинии.
Американские ученые применили модель лучистого переноса, и показали, какой сигнал в радиодиапазоне давали бы фосфин и диоксид серы, находясь на разных высотах атмосферы, и как эти линии воспринимались бы обоими телескопами.
Они показали, что форма линии, полученной на телескопе Джеймса Кларка, исключает ее формирование в облаках Венеры – она должна была генерироваться на высотах 80 и более километров от поверхности, где химические условия и ультрафиолетовое излучение от Солнца быстро бы разрушали фосфин.
Использованная модель основана на данных, которые десятилетиями собирались в наблюдениях Венеры наземными обсерваториями и космическими миссиями, например «Венера-Экспресс», отмечает автор работы Эндрю Линковски.
«Фосфин в мезосфере еще более хрупок, чем фосфин в облаках Венеры, — считает Медоуз. – Если бы сигнал JCMT был от фосфина в мезосфере, то для такой силы сигнала фосфина должно поступать в мезосферу в сто раз больше, чем в атмосферу Земли за счет фотосинтеза поступает кислорода».
Ученые также показали, что в наблюдениях ALMA чисто инструментальные причины привели к недооценке количества диоксида серы в атмосфере Венеры, благодаря чему линию 266,94 Ггц отнесли к фосфину.
«Конфигурация антенн ALMA во время наблюдений 2019 года имела нежелательный эффект – газы, которые могут быть обнаружены в атмосфере Венеры где угодно, например, диоксид серы, давали более слабые сигналы, чем газы, распределенные на меньшем масштабе», — пояснил соавтор работы Алекс Эйкинс.
«Наша работа дала завершенную схему, которая показала, как типичные для мезосферы Венеры концентрации диоксида серы могут объяснить как обнаружение, так и необнаружение сигналов на телескопах JCMT и ALMA без привлечения фосфина», — добавила Медоуз.