Фосфин на Венере: биомаркер, но ещё не «признак жизни» — sp-zakupki.ru

0 Comments

Молекулы фосфина на фоне Венеры. ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech.

В атмосфере Венеры обнаружены следы фосфина — соединения фосфора, которое в критериях Земли вырабатывается лишь микробами либо синтезируется в лаборатории. Вещество в незначимых концентрациях находится на определённых широтах в атмосфере Венеры на высоте 50 км, в слоях, где температура и давление близки к земным. Это соединение рассматривается как вероятный маркер для поисков жизни по диапазонам атмосфер остальных планет.

14 сентября 2020 года новостные порталы массово выпустили новость с заголовками: «На Венере найдена жизнь». Поводом для новостей стала публикация работы английских и американских астрофизиков о обнаружении в атмосфере Венеры молекул фосфина PH3 в следовых концентрациях. В этот же денек свершилась внеплановая пресс-конференция Английского Царского астрономического общества (Royal Astronomical Society), на которой были сообщены детали открытия. Исследование размещено 14 сентября 2020 года в Nature Astronomy.

Фосфин — это соединение, в земных критериях являющееся результатом жизнедеятельности организмов либо получаемое в лабораторных критериях либо в индустрии. Геологические процессы. в которых выделялся бы фосфин, неопознаны. По хим строению и свойствам фосфин припоминает аммиак NH3, в котором пространство атома азота занимает фосфор из той же V группы частей. Как и аммиак, он рассматривается как биомаркер, хотя эта мысль возникла совершенно не так давно, в 2019 году, и была выдвинута в статье в Astrobiology данной для нас же группой астрофизиков. Значимость его в этом качестве ещё и в том, что он не может длительно существовать, разлагаясь под действием ультрафиолетового излучения Солнца, потому его припасы должны повсевременно пополняться из источников, содержащих фосфор. Там, где жизнь существует, главный механизм пополнения — восстановление соединений фосфора, в частности, фосфатов. Это происходит в анаэробных обстановках, таковых, как болота без доступа воздуха. Не считая того, фосфин владеет большей обскурантистской способностью по сопоставлению с аммиаком; это означает, что для уверенного детектирования на остальных планетках он должен выполняться в наиболее важных количествах.

В недавнешней статье рассматривались 6 локаций в Солнечной системе, которые астробиологи разглядывают как вероятные объекты для поиска инопланетный жизни. Одно из таковых мест — Венера: не исключается, что бактерии могли бы существовать даже в критериях её плотной углекислой атмосферы и больших температур. Но, если б они вправду существовали, они должны плавать в атмосфере на высоте порядка 50 км под действием ураганных ветров. На данной для нас высоте температура и давление имеют разумные значения даже для жизни в «земном» осознании, а в атмосфере Земли на большенный высоте мельчайшие организмы есть. Эта догадка возникла несколько десятилетий вспять, потому «открытие» не было нежданным: верхние слои атмосферы Венеры с умеренными критериями были мотивированным объектом для поисков.

Гипотетичный актуальный цикл микробов в слое атмосферы Венеры на высоте 50—60 км. S. Seager et al., Astrobiology (2020).

Фосфор как хим элемент в атмосферах остальных планет находится по соответствующим линиям диапазона поглощения в видимом и ультрафиолетовом спектре (длины волн порядка микрометра и меньше). Но такие находки ничего не молвят о хим соединениях, в которых элементы встречаются. Для идентификации молекул нужно изучить области диапазона, в которых находятся молекулярные полосы поглощения. Атомы в молекулах соединены существенно слабее, чем электроны в атомах и соответствующие частоты колебаний молекул существенно меньше атомных. Они отвечают длинам волн миллиметрового/субмиллиметрового спектра и относятся к компетенции радиотелескопов. В исследовании речь идёт о обнаружении лишь одной спектральной полосы миллиметрового спектра, соответственной фосфину. Это линия на длине волны 1,123 мм, отвечающая излучению вращательной степени свободы молекулы PH3. Поблизости данной для нас длины не настолько не мало линий поглощения от остальных молекул, которые могут встречаться в атмосфере, что добавляет убежденности в итоге.

Участок диапазона в районе полосы поглощения фосфина 1,123 мм по независящим наблюдениям 2-ух радиотелескопов. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory).

1-ое детектирование полосы поглощения фосфина состоялось ещё в 2017 году на радиотелескопе Максвелла JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) на Гавайях. Но в 2017 году итог не был заявлен. Такие всплески в линиях диапазона могут разъясняться обилием обстоятельств, включая ошибки обработки сигнала. При наблюдении с наземных телескопов свет проходит через слой атмосферы Земли, где все эти газы, в том числе «биомаркерные», заранее находятся, потому для выделения слабенького сигнала от иной планетки употребляются сложные методы исключения спектральных линий от земных газов. Для уверенного доказательства открытия наблюдения необходимо было повторить на независящем инструменте. В марте 2019 года ту же линию поглощения фосфина в атмосфере Венеры удалось зафиксировать с помощью сети радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в пустыне Атакама в Чили. Этот инструмент владеет наилучшим разрешением и дозволяет изучить отдельные участки атмосферы Венеры. Таковым образом удалось установить, что фосфин находится на высоте порядка 55 км, другими словами в той предположительно подходящей зоне с температурами около 30 °C. Он в основном сосредоточен в средних широтах, в существенно наименьших концентрациях — поблизости экватора и не наблюдается поблизости полюсов. Оценки создателей дают содержание фосфина около 20—30 ppb (молекул на млрд).

Ролик Массачусетского технологического института (MIT) о обнаружении фосфина на Венере.
 

Но в данной для нас истории есть главный момент: о жизни на Венере гласить заблаговременно. Фосфин — вероятная биосигнатура, но о его связи с жизнедеятельностью микробов мы судим лишь по земному опыту. Пока непонятно, где он выходит на Земле без роли микробов и вне лабораторий. Подобная история уже была с обнаружением метана CH4 на Марсе. Этот газ считается неплохим биомаркером: на Земле он быть может связан с жизнью, но может иметь неорганическое происхождение. Больше того, это не 1-ое обнаружение фосфина за пределами Земли. В 2009 году возникли статьи о открытии фосфина в похожих концентрациях в атмосферах Юпитера и Сатурна по результатам зонда Кассини и остальных галлактических аппаратов. На газовых планетках для синтеза фосфина есть довольно энергии, но на Венере и остальных каменных планетках таковых критерий нет. Создатели разглядывают несколько вероятных источников происхождения фосфина в атмосфере, в числе которых и галлактические предпосылки, к примеру, доставка метеорами и кометами. Происхождение в итоге жизнедеятельности микробов рассматривается как одна из версий вместе с иными. Исходя из термодинамических расчётов и представлений о составе атмосферы, остальные известные пути синтеза фосфина на Венере смотрятся наименее возможными либо исключаются.

Общий вывод исследователей — фосфин вырабатывается в итоге пока неведомых и неучтённых геохимических действий, из числа которых недозволено исключать и биохимию. Но для уверенного доказательства того, что это конкретно фосфин, нужно найти остальные его соответствующие полосы поглощения в атмосфере Венеры. А заключение о существовании микробной жизни обязано основываться лишь на целом комплексе таковых биомаркеров.

Ролик на российском языке канала «Альфа-Центавра», посвящённый открытию.

Добавить комментарий