"Новее, проворнее, быстрее": зонд на Венере будет искать признаки жизни в облаках серной кислоты

Марс, на котором высадилось несколько роверов и осуществляется миссия по доставке образцов с его поверхности на Землю, уже несколько десятилетий доминирует в поисках жизни в Солнечной системе. Но свежее внимание привлекает Венера.

Об этом рассказывают в Массачусетском технологическом институте (MIT).

В новом докладе, опубликованном на днях, команда во главе с исследователями MIT изложила научный план и обоснование для многократных, финансируемых из частных источников миссий, предназначенных для поиска признаков жизни среди ультракислотной атмосферы второй планеты от Солнца.

«Мы надеемся, что это начало новой парадигмы, когда вы отправляетесь дешевле, чаще и более целенаправленно», — говорит Сара Сигер, профессор планетарных наук на факультете наук о Земле, атмосфере и планетах (EAPS) MIT и главный исследователь запланированных "Миссий по поиску жизнь на Венере" (Venus Life Finder Missions). «Это более новый, проворный и быстрый способ проведения космической научной работы».

Первая из трех

Первую из миссий планируется запустить в 2023 году, которой будет управлять и финансировать калифорнийская Rocket Lab. Ракета компании Electron отправит 23-килограммовый зонд на борту своего космического аппарата Photon в пятимесячное путешествие к Венере на 61 миллион километров, и все это ради трехминутного пролета через венерианские облака.

Используя лазерный инструмент, специально разработанный для миссии, зонд будет пытаться выявить признаки сложного химического процесса в капельках, которые он встретит во время короткого погружения во мглу. Флуоресценция или примеси, обнаруженные в каплях, смогут свидетельствовать о том, что там может витать что-нибудь более интересное, чем серная кислота, и подкрепить идею о том, что некоторые части атмосферы Венеры могут быть пригодны для жизни.

«Люди уже давно говорят о миссиях на Венеру, – говорит Сигер. «Но мы разработали новый набор сфокусированных миниатюрных инструментов для выполнения конкретной работы».

Сигер, которая также совмещает должности на кафедрах физики и аэронавтики и астронавтики, говорит, что по сравнению с Марсом Венера является «забытой сестрой» астробиологии. Последние зонды, попавшие в атмосферу Венеры, были запущены в 1980-х годах и были ограничены имеющимися в то время инструментами. И хотя NASA и Европейское космическое агентство планируют миссии на Венеру позже в этом десятилетии, ни одна из них не будет искать признаки жизни.

Загадки на Венере

«На Венере есть загадки, которые мы не сможем разгадать, если не вернемся туда напрямую», - говорит Сигер. «Затяжные химические аномалии, оставляющие пространство для жизни».

Эти аномалии включают в себя значительный уровень кислорода; непонятные соотношения диоксида серы, кислорода и воды; и наличие частиц в облаках с неизвестным составом. Более противоречивым является то, что Сигер была частью команды, в прошлом году сообщившей об обнаружении газа фосфина в атмосфере Венеры, который на Земле производится только биологическими и промышленными процессами.

С тех пор другие астрофизики обжаловали обнаружение фосфина, но Сигер говорит, что это открытие в целом принесло положительный импульс миссии на Венеру. «Все эти споры по поводу фосфина заинтересовали людей Венерой. Это позволило людям более серьезно воспринимать Венеру», – говорит она.

Какая жизнь могла бы быть на Венере?

Фосфин или нет, но планируемые миссии будут сосредоточены на атмосфере Венеры, поскольку эта среда, скорее всего, пригодна для жизни на планете. В то время как непрерывный парниковый эффект оставил на поверхности Венеры безводный адский пейзаж, достаточно горячий, чтобы расплавить свинец, облака высоко в атмосфере сохраняют температуру, пригодную для жизни такой, какой мы ее знаем.

«Если на Венере и есть жизнь, то это какая-то жизнь микробного типа, и она почти наверняка находится внутри частиц облаков», – говорит Сигер.

Однако облака Венеры, хоть и относительно умеренные, создают другие проблемы для жизни. Во-первых, они в основном состоят из концентрированной серной кислоты, которая в миллиарды раз кислее, чем любая среда обитания на Земле. Атмосфера за пределами облаков также очень сухая, в 50-100 раз суше, чем в пустыне Атакама в Чили.

Для оценки потенциальной жизнепригодности этих кислотных, высушенных облаков команда авторов доклада просмотрела литературу и провела ряд экспериментов. «Мы решили провести некоторые новые научные эксперименты, чтобы обосновать миссию», - сказала Сигер.

В состав международной команды, подготовившей доклад, вошли исследователи из MIT, Технического института Джорджии, Университета Пердью, Калифорнийского технологического института и Института планетарных наук, и была профинансирована программой Breakthrough Initiatives.

На основе экспериментальных результатов в докладе предполагается, что жизнь может храниться в капельках серной кислоты разными способами. Она может находиться в пузырьках кислотостойких липидов, или может нейтрализовать серную кислоту, вырабатывая аммиак, который может снизить рН серной кислоты до уровня, переносимого кислотолюбивыми микробами на Земле. Или, теоретически, облачная жизнь Венеры может полагаться на биохимию, способную переносить серную кислоту, отличную от чего-либо на Земле.

Что касается сухости, в отчете указывается, что хотя атмосфера в среднем может быть слишком засушлива для жизни, могут существовать пригодные для жизни регионы с относительно высокой влажностью.

Полезная нагрузка для миссии

На основе своих исследований команда также выбрала научную полезную нагрузку для миссии, которая была ограничена всего 1 килограммом. Сигер говорит, что они остановились на приборе, который называется автофлуоресцентным нефелометром, поскольку он мог бы выполнить поставленную задачу, небольшой, дешевый и его можно было создать достаточно быстро для сжатого срока миссии.

В настоящее время инструмент разрабатывается компанией Cloud Measurement Solutions из Нью-Мексико и Droplet Measurement Technologies из Колорадо. Инструмент частично финансируется выпускниками MIT.

Флуоресценция и форма капель

Как только зонд попадет в атмосферу Венеры, прибор будет светить лазером из окна на частицы облака, вызывая свечение или флуоресценцию любых сложных молекул внутри них. Многие органические молекулы, такие как аминокислота триптофан, обладают флуоресцентными свойствами.

«Если мы увидим флуоресценцию, значит, в частицах облака есть что-то интересное», — говорит Сигер. «Мы не можем гарантировать, что это за органическая молекула или даже быть уверенными, что это органическая молекула. Но это скажет вам, что происходит что-нибудь невероятно интересное».

Прибор также будет измерять структуру света, отраженного от капель, чтобы определить их форму. Капли чистой серной кислоты будут сферическими. Другой вариант может предположить, что перед автофлуоресцентным нефелометром происходит нечто большее.

Следующие миссии

Но что бы ни нашла миссия 2023 года, следующая миссия из этого набора уже запланирована на 2026 год. Тот зонд будет иметь более полезную нагрузку и воздушный шар, который мог бы проводить больше времени в облаках Венеры и проводить более масштабные эксперименты. Результаты той миссии могут затем подготовить основу для кульминации концепции миссий по поиску жизни на Венере: доставить образец атмосферы Венеры на Землю.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.