< OSIRIS-REx проследил за формированием микрометеоритных выбросов на поверхности Бенну

В атмосфере Венеры обнаружен фосфин

Количество фосфина достигает ~20 частей на миллиард, он обнаружен с достоверностью 15 сигма. Как пишут авторы исследования в журнале Nature, наличие фосфина необъяснимо даже после тщательного изучения всех возможных стационарных химических и фотохимических реакций в атмосфере Венеры, в ее облаках, на поверхности, под поверхностью, с участием молний, падения метеоритов или вулканической активности.

---

Владислава Ананьева

На Земле фосфин производится микроорганизмами, этот газ считается одним из биомаркеров. Фосфин – сильный восстановитель, и в кислородной атмосфере быстро разрушается. Заметное количество фосфина находится в атмосферах планет-гигантов Юпитера и Сатурна, но там его абиогенное происхождение несомненно – в восстановительной водородной атмосфере это вещество сравнительно устойчиво. 

Одной из интригующих гипотез, широко обсуждаемых в последнее время, является гипотеза о микробной жизни в облаках Венеры. На высоте облачного слоя (примерно 42-70 км над поверхностью) температура и давление умеренные, близкие к температуре и давлению на поверхности Земли. Однако облака Венеры состоят преимущественно из капелек концентрированной серной кислоты, а водяного пара в атмосфере очень мало – около 20 миллионных долей. Тем не менее, и среди земных микроорганизмов есть экстремофилы, выживающие в среде с высокой кислотностью. Как знать, не сумела ли гипотетическая венерианская жизнь приспособиться к таким суровым условиям? 

Впрочем, исследователи, решившие провести наблюдения Венеры в линии фосфина, не рассчитывали на успех, а скорее надеялись отточить методику для будущих наблюдений экзопланет. Тем сильнее было их удивление, когда PH₃ все-таки был обнаружен!

Наблюдения проводились в июне 2017 года с помощью миллиметрового телескопа им. Джеймса Клерка Максвелла (JCMT) на волне 1.123 мм, соответствующей вращательному переходу молекулы фосфина 1-0. Обнаружив искомую линию в спектре Венеры, исследователи не поверили собственным глазам и в марте 2019 года повторили наблюдения с помощью более мощного миллиметрового телескопа ALMA. Одновременно они наблюдали линию 1.126 мм дейтерированного водяного пара HDO, который совершенно точно есть в атмосфере Венеры. В результате фосфин был обнаружен с достоверностью 15 сигма. 

Как пишут сами авторы, наличие этого газа даже в количестве нескольких миллиардных долей очень неожиданно для окислительной атмосферы Венеры. В верхних слоях атмосферы фосфин быстро разрушается солнечным ультрафиолетом, вблизи поверхности действует механизм термического разрушения. По самым оптимистическим оценкам время жизни фосфина в атмосфере Венеры не превышает тысячу лет. Это означает, что должен существовать некий механизм его производства с темпом 10⁶-10⁷ молекул с кв. см в секунду.

Какой?

Авторы оценили темпы фотохимических процессов, способных приводить к образованию фосфина, и нашли, что они на 4 порядка меньше необходимых. Чтобы наблюдаемое количество фосфина попадало в атмосферу в результате вулканической активности, последняя должна быть как минимум в 200 раз мощнее земной. Поток метеоритов приносит на Венеру максимум несколько тонн фосфора в год, чего также совершенно недостаточно. В целом, авторы не нашли ни одного процесса, способного объяснить наблюдаемое количество фосфина в атмосфере Венеры. «Фосфин на Венере не может быть объяснен обычными процессами», – подытоживают они. 

Пока фосфин обнаружен при наблюдении в одной-единственной линии. Совершенно необходимо провести наблюдения Венеры в какой-нибудь другой линии фосфина, чтобы убедиться, что интерпретация наблюдений верна. Почти наверняка это будет сделано в ближайшем будущем.

Источник: https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4

---