Ученые нашли потенциальный признак существования жизни на Венере — РБК
В атмосфере Венеры обнаружен фосфин — газ, который вырабатывается некоторыми живыми организмами. Ученые считают, что хотя это и не однозначное доказательство наличия жизни на соседней планете, гипотеза может быть реальной
Венера (Фото: NASA / JPL-Caltech / Reuters)
В атмосфере Венеры обнаружен газ фосфин, который считается биомаркером — признаком возможной жизнедеятельности. Об этом говорится в исследовании, которое группа астрономов во главе с Джейн Гривз из Кардиффского университета опубликовала в журнале Nature Astronomy.
Фосфин (фосфористый водород, PH3) в обычных условиях на Земле представляет собой бесцветный ядовитый газ. В исследовании ученые указывают, что фосфин является одним из соединений, свидетельствующих о потенциальных признаках жизни.
Пока ученые не регистрировали подобные явления на Венере в достаточном количестве, чтобы они могли объяснить появление фосфина в атмосфере. Вулканическая активность на Венере, по имеющимся данным, минимальная; молнии в условиях венерианской атмосферы приводят к появлению лишь незначительных объемов фосфина, падение метеоритов может в целом объяснить появление лишь нескольких тонн фосфорсодержащих соединений.
adv.rbc.ru
Из этого исследователи делают вывод, что фосфин является наиболее подходящим биомаркером, говорящим о возможном присутствии на Венере живых организмов.
adv.rbc.ru
Исследование атмосферы Венеры проводилось с помощью наземного телескопа Джеймса Кларка Максвелла (JCMT) на Гаваях и системы радиотелескопов ALMA в Чили в миллиметровом диапазоне волн.
«Присутствие фосфина в объемах даже нескольких частей на миллиард совершенно неожиданно для окисленной атмосферы, где кислородсодержащие соединения значительно преобладают над водородсодержащими). Мы рассматриваем все сценарии, которые могли бы объяснить появление фосфина с учетом имеющихся знаний о Венере», — говорится в статье. Ученые подчеркивают, что жизнь на Венере является лишь одним из возможных сценариев появления фосфина в атмосфере, и его выявление не следует рассматривать в качестве однозначного доказательства наличия живых организмов на планете.
«Фосфин для человека — это яд, но для микробов это продукт жизнедеятельности. По крайней мере, у нас на Земле это биомаркер — признак живых существ, — подтвердил РБК старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга Владимир Сурдин, — Это не доказательство, но очень серьезное указание на то, что надо продолжать поиски жизни. Совершенно неожиданное. Давно уже махнули рукой на Венеру — там адские условия, температура жуткая, и вдруг оказалось, что там может быть жизнь и что даже, кажется, она проявляет себя какими-то выдыхаемыми газами».
Старший научный сотрудник Института прикладной астрономии РАН Николай Железнов в разговоре с РБК также подтвердил, что фосфин может быть признаком жизнедеятельности. В то же время он отметил, что с сомнением относится к гипотезе о том, что фосфин может быть доказательством наличия жизни на соседней планете. «Прежде чем трубить о том, что найдены свидетельства о проявлениях жизни, необходимо пересмотреть все возможные варианты, что то или иное явление связано с обычной природой неживой материи», — пояснил он.
Железнов объяснил, что в соответствии с общепринятыми представлениями жизнь в ее земном представлении не может существовать на поверхности Венеры из-за невыносимых условий. Однако в атмосфере на высоте от 50 до 70 км, условия схожи с земными. «Поэтому говорят, что такой объем фосфина может свидетельствовать о возможной жизни на Венере. Однако надо понимать, что атмосфера не является твердой поверхностью, это динамическая среда, там идут кондиционные процессы, турбулентность.
А для зарождения жизни нужна все-таки стабильная среда в течение миллионов лет. Я с большим сомнением отношусь к тому, что этот факт свидетельствует о проявлении жизни», — сказал ученый.
Чем отличается состав атмосферы венеры от состава земного воздуха?
Прочее › Чем отличается
Атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, небольшого количества азота и ещё меньшего — других веществ. Хотя процентное содержание азота там намного меньше, чем в атмосфере Земли (3,5 % против 78,084 %), его общая масса примерно вчетверо больше. Это результат того, что атмосфера Венеры значительно плотнее земной.
- Какие газы составляют атмосферу Венеры?
- Какого газа больше всего в атмосфере Венеры?
- Какой из этих газов является основным в химическом составе атмосферы Венеры?
- Какое атмосферное давление на Венере?
- Какой состав атмосферы у Венеры?
- Чем отличаются атмосферы Венеры Земли Марса?
- Можно ли дышать на Венере?
- Что является характерной особенностью Венеры?
- Какие особенности у Венеры?
- Какой газ преобладает в земной атмосфере?
- В чем причина более высокой температуры атмосферы Венеры по сравнению с Землей?
- Чем планета Венера отличается от других планет земной группы?
- Почему на Земле разное атмосферное давление?
- Где на Земле Самое низкое атмосферное давление?
- Почему на Венере температура выше чем на Земле?
- Чем отличается азотно кислородная атмосфера Земли от углекислой атмосферы Венеры?
- Что отсутствует на Венере?
- Какой особенностью обладает магнитное поле Венеры?
- Какого газа больше всего в Земле?
- Почему светится Венера?
- Чему равен 1 день на Венере?
- Можно ли увидеть Венеру с Земли невооруженным глазом?
- Какие газы входят в состав первичной атмосферы?
- Почему Венера самая горячая планета в Солнечной системе?
- Почему на Венере самый длинный день?
- Почему на Венере нет жидкой воды?
- Какое самое лучшее атмосферное давление?
- Кто Открыл наличие атмосферы у Венеры?
- Почему на Венере мало кратеров?
- Кто обнаружил у Венеры атмосферу?
- Почему атмосфера Венеры так сильно разогрета?
- Какая радиация на Венере?
- Какие газы образуют атмосферу?
- Какие газы входят в атмосферу планет гигантов?
- Какие газы доминируют в атмосфере?
- Сколько процентов углекислого газа в атмосфере Венеры?
Какие газы составляют атмосферу Венеры?
Атмосфера Венеры почти в сто раз массивнее атмосферы Земли и состоит на 96.
5 % из углекислого газа с примесью азота (3.5 %) и других газов. Давление у поверхности Венеры составляет 92 атм. В атмосфере Венеры азота в 4 раза больше, чем на Земле.
Какого газа больше всего в атмосфере Венеры?
Венера имеет плотную атмосферу, состоящую более чем на 96 % из углекислого газа. Атмосферное давление на поверхности планеты в 92 раза больше, чем на поверхности Земли, и примерно равно давлению воды на глубине 900 метров.
Какой из этих газов является основным в химическом составе атмосферы Венеры?
В атмосфере Венеры и Марса преобладает углекислый газ (С02), помимо этого в ее состав входит небольшое количество азота (N2). На Земле, наоборот, углекислого газа мало и основным газом является азот.
Какое атмосферное давление на Венере?
Основным компонентом атмосферы является двуокись углерода, и давление у поверхности достигает практически 90 атмосфер. На Земле такие условия достигаются в океане на глубине около одного километра. Из-за такой плотной двуокиси углерода появляется сильный парниковый эффект.
Вторым компонентом атмосферы является азот.
Какой состав атмосферы у Венеры?
Атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, небольшого количества азота и ещё меньшего — других веществ. Хотя процентное содержание азота там намного меньше, чем в атмосфере Земли (3,5 % против 78,084 %), его общая масса примерно вчетверо больше. Это результат того, что атмосфера Венеры значительно плотнее земной.
Чем отличаются атмосферы Венеры Земли Марса?
Эта разница температур получается из-за того, что Венера ближе к Солнцу и имеет плотную атмосферу из двуокиси углерода. Атмосфера ее почти в 100 раз толще, чем атмосфера Земли, в то время как атмосфера на Марсе составляет 1% от нашей.
Можно ли дышать на Венере?
Настоящее В настоящее время физические условия на Венере являются без преувеличения экстремальными: из-за парникового эффекта её температура на поверхности составляет в среднем +470 °С. Слои атмосферы Венеры состоят из серной кислоты, что тоже губительно для жизни, а атмосферное давление выше земного в 92,1 раза.
Что является характерной особенностью Венеры?
Q. Что является характерной особенностью Венеры? Венера поглощает больше тепла, чем излучает.
Какие особенности у Венеры?
Среди всех планет Солнечной системы только Венера и Меркурий не имеют естественных спутников. Венера является самой «горячей» планетой Солнечной системы. Продолжительность суток на Венере (243 земных суток) больше продолжительности года (224,7 земных суток).
Какой газ преобладает в земной атмосфере?
В газовый состав атмосферы входят, главным образом, азот (≈78%) и кислород (≈21%). Доля остальных газов (углекислый газ, аргон, неон, радон, гелий, криптон, водород, метан, закись азота и озон) составляют примерно 1%.
В чем причина более высокой температуры атмосферы Венеры по сравнению с Землей?
Причиной столь высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Плотность атмосферы Венеры у поверхности всего в 14 раз меньше плотности воды.
Чем планета Венера отличается от других планет земной группы?
Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли.. Период обращения Меркурия (т. е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси.
Почему на Земле разное атмосферное давление?
Из-за различного нагревания воздуха у земной поверхности формируются пояса высокого и низкого давления. В экваториальных широтах хорошо прогретый воздух поднимается вверх — образуется пояс низкого давления.
Где на Земле Самое низкое атмосферное давление?
На суше самое низкое давление (приведенное к уровню моря) отмечено во время урагана 2 сентября 1935 года во Флориде-Кис, в США — 892,3 гПа (мб), или 669,3 мм. рт. ст. На море самое низкое давление отмечено в тайфуне в Тихом океане, западнее острова Гуам, 24 сентября 1958 года — 877 гПа (мб), или менее 658 мм.
Почему на Венере температура выше чем на Земле?
Плотность ее в 50 раз превосходит плотность земной атмосферы.
Атмосфера Венеры представляет собой огромный парник, в который проникает солнечное тепло, но обратно оно не пропускается. Из-за парникового эффекта температура поверхности постоянно высокая — около 470° С.
Чем отличается азотно кислородная атмосфера Земли от углекислой атмосферы Венеры?
Ответы1. Атмосфера Венеры — газовая оболочка, окружающая Венеру. Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа СО2, в отличие от земной атмосферы, состоящей из азота N2 и кислорода О2.
Что отсутствует на Венере?
На Венере отсутствует магнитное поле, возможно из-за ее медленного вращения. У Венеры нет спутников и, таким образом, нет приливов. Обычно Венера видна не вооруженным глазом. Иногда (неточно) ее называют «утренней» или «вечерней звездой».
Какой особенностью обладает магнитное поле Венеры?
У Венеры и Земли близки размеры, средняя плотность и даже внутреннее строение, тем не менее, Земля имеет достаточно сильное магнитное поле, а Венера — нет (магнитный момент Венеры не превышает 5—10 % магнитного поля Земли).
Какого газа больше всего в Земле?
Какого газа больше всего на Земле? Самым распространенным химическим элементом на поверхности Земли является кислород. Он составляет 49,78% массы земной коры, воды и атмосферы. В свободном виде он составляет около 23 % массы атмосферы, 46 % литосферы и более 85 % гидросферы.
Почему светится Венера?
Это происходит потому, что Венера, как и Луна, светится лишь за счет отражения солнечного света, падающего на ее поверхность. Это свойство Венеры называют ее фазами, так же как и обычные фазы Луны.
Чему равен 1 день на Венере?
Длительность дня на Венере составляет 116,8 земных суток, т. е. год на этой планете, равный 224,7 земным суткам, чуть короче двух суток на ней. Столь долгий период вращения Венеры в сравнении с другими планетами нашей системы не находит объяснения.
Можно ли увидеть Венеру с Земли невооруженным глазом?
Венеру можно увидеть невооруженным взглядом в утренние и вечерние часы в виде самой яркой звезды небосклона. Планета находится на небольшом расстоянии от Солнца и далеко от него не удаляется. В Северном полушарии ее наблюдают в восточной части небосклона. Весной видимая длительность увеличивается до полуночи.
Какие газы входят в состав первичной атмосферы?
Первичная атмосфера Земли — состояние атмосферы, при котором она состояла водяного пара, аммиака, метана, водорода, диоксида углерода (углекислого газа), сероводорода, оксида углерода. Кислорода в первичной атмосфере не было. Восстановительная атмосфера.
Почему Венера самая горячая планета в Солнечной системе?
На Венере пов температура составляет от 460° до 480° C, благодаря чему ее можно считать самой горячей планетой в Солнечной системе. Высокая температура связана с наличием у нее плотной атмосферы, состоящей из углекислого газа.
Почему на Венере самый длинный день?
Согласно новому исследованию, причина тому, что год на Венере короче суток, находится над поверхностью планеты. Венера, которая является второй планетой от Солнца, имеет такой же размер, как и наша Земля.
Почему на Венере нет жидкой воды?
После того как распавшиеся молекулы воды улетучились в космическое пространство, температура упала, что, вероятно, привело к затвердеванию поверхности планеты. То есть никаких океанов, согласно этой модели, на Венере никогда не было.
Какое самое лучшее атмосферное давление?
Оптимальным значением давления, при котором человек не испытывает дискомфорта, считается показатель в 760 мм ртутного столба. Изменение в большую или меньшую сторону всего на 10 мм оказывает негативное влияние на самочувствие. Перепады атмосферного давления оказывают на организм человека существенное влияние.
Кто Открыл наличие атмосферы у Венеры?
Заслуга в открытии атмосферы у Венеры принадлежит нашему выдающемуся ученому Михаилу Ломоносову.
Почему на Венере мало кратеров?
По сравнению с Меркурием, Луной и схожими небесными телами без атмосферы, на Венере очень мало кратеров, что отчасти объясняется защитным действием атмосферы. Кратеров диаметром менее 2 км на Венере нет, а диаметром до 30 км — относительно мало.
Кто обнаружил у Венеры атмосферу?
Наблюдение данного явления привело Ломоносова к выводу о существовании у Венеры значительной атмосферы: «По сим примечаниям господин советник Ломоносов рассуждает, что планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного».
Почему атмосфера Венеры так сильно разогрета?
Так, поскольку Венера окутана 20-километровым слоем сернокислотных облаков, ее поверхность разогрета до более чем 450 градусов по Цельсию, а атмосферное давление почти в 100 раз выше, чем на Земле.
Какая радиация на Венере?
Это убеждало в том, что районы посадки на 1,5-2 км возвышаются над средним уровнем поверхности. Измерения солнечной радиации дали величину интегрального потока на поверхности Венеры около 100 Вт/м2 и освещенности 14 000 лк.
Какие газы образуют атмосферу?
В газовый состав атмосферы входят, главным образом, азот (≈78%) и кислород (≈21%). Доля остальных газов (углекислый газ, аргон, неон, радон, гелий, криптон, водород, метан, закись азота и озон) составляют примерно 1%.
Какие газы входят в атмосферу планет гигантов?
В Солнечной системе к газовым гигантам относят Юпитер и Сатурн. Они в основном из водорода и гелия, а более тяжелые элементы составляют от 3 до 13 процентов массы.
Какие газы доминируют в атмосфере?
Среди поллютантов доминируют: сернистый газ (SO2), сернистый ангидрид (SO3), сероводород (h3S), фтористый водород (HF), хлористый водород (НСl), аммиак (Nh4), хлор, окислы азота, тяжелые металлы (ртуть, цинк, хром и др.) и др. Наиболее агрессивны по отношению к растениям газы.
Сколько процентов углекислого газа в атмосфере Венеры?
Атмосфера Венеры состоит из углекислого газа — 96,5%, азота — 3,3% и малых примесей: CO, SO2, Ar, h3O и др. Кислород в заметных количествах не обнаружен. Давление атмосферы у поверхности достигает 95 атмосфер.
- В чем причина более высокой температуры атмосферы Венеры по сравнению с Землей?
- Где на Земле Самое низкое атмосферное давление?
- Какие газы входят в состав первичной атмосферы?
- Почему атмосфера Венеры так сильно разогрета?
- Чем отличаются атмосферы Венеры Земли Марса?
- Чем планета Венера отличается от других планет земной группы?
Поиск жизни за пределами Земли в основном вращался вокруг нашего скалистого красного соседа. За прошедшие годы НАСА запустило несколько марсоходов, и в настоящее время в пути находится новый, чтобы просеять пыльную поверхность Марса в поисках признаков воды и других намеков на обитаемость.
Удивительно, но ученые из Массачусетского технологического института, Кардиффского университета и других стран обнаружили признаки жизни в облаках другой нашей, еще более близкой планетарной соседки, Венеры. Хотя они не нашли там прямых доказательств существования живых организмов, если их наблюдение действительно связано с жизнью, то это должна быть какая-то «воздушная» форма жизни в облаках Венеры — единственная пригодная для жизни часть того, что в противном случае является выжженным и негостеприимным. мир. Их открытие и анализ опубликованы сегодня в журнале
Астрономы под руководством Джейн Гривз из Университета Кардиффа обнаружили в атмосфере Венеры спектральный отпечаток или световую подпись фосфина . Ученые Массачусетского технологического института ранее показали, что если этот вонючий ядовитый газ когда-либо был обнаружен на каменистой планете земной группы, он мог быть произведен только там живым организмом. Исследователи сделали обнаружение с помощью телескопа Джеймса Клерка Максвелла (JCMT) на Гавайях и обсерватории Atacama Large Millimeter Array (ALMA) в Чили.
Команда Массачусетского технологического института дополнила новое наблюдение исчерпывающим анализом, чтобы выяснить, могло ли что-то, кроме жизни, производить фосфин в суровых, сернистых условиях Венеры. Основываясь на многих рассмотренных ими сценариях, команда приходит к выводу, что нет другого объяснения обнаружению фосфина в облаках Венеры, кроме наличия жизни.
«Очень сложно доказать отрицательный результат», — говорит Клара Соуза-Сильва, научный сотрудник Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS). «Теперь астрономы будут думать обо всех способах оправдать фосфин без жизни, и я приветствую это. Пожалуйста, сделайте это, потому что мы исчерпали наши возможности показать абиотические процессы, которые могут производить фосфин». «Это означает, что либо это жизнь, либо это какой-то физический или химический процесс, который, как мы не ожидаем, произойдет на каменистых планетах», — добавляет соавтор и научный сотрудник EAPS Януш Петковски.
В число других соавторов Массачусетского технологического института входят Уильям Бейнс, Сукрит Ранджан, Чжучан Чжан и Сара Сигер, профессор планетарных наук EAPS 1941 года с совместными назначениями на кафедрах физики, аэронавтики и астронавтики, а также сотрудники Кардиффского университета, Манчестерского университета, Кембриджского университета, Лаборатории молекулярной биологии MRC, Киотского университета Сангио, Имперского колледжа, Гринвичской королевской обсерватории, Открытого университета и Восточноазиатской обсерватории.
В поисках экзотики
Венеру часто называют близнецом Земли, так как соседние планеты похожи по размеру, массе и каменистому составу. У них также есть значительная атмосфера, хотя на этом их сходство заканчивается. В то время как Земля представляет собой пригодный для жизни мир океанов и озер умеренного пояса, поверхность Венеры представляет собой кипящий раскаленный пейзаж с температурой, достигающей 900 градусов по Фаренгейту, и душным воздухом, более сухим, чем в самых засушливых местах на Земле.
Большая часть атмосферы планеты также довольно негостеприимна, пропитана густыми облаками серной кислоты и облачными каплями, кислотность которых в миллиарды раз выше, чем у самой кислой среды на Земле. В атмосфере также отсутствуют питательные вещества, которых в изобилии существует на поверхности планеты.
«Венера — очень сложная среда для жизни любого рода, — говорит Сигер.
Однако в атмосфере Венеры существует узкая умеренная полоса на высоте от 48 до 60 километров над поверхностью, где температура колеблется от 30 до 200 градусов по Фаренгейту. Ученые с большим разногласиями предположили, что если на Венере существует жизнь, то этот слой атмосферы или облачный покров, вероятно, единственное место, где она могла бы выжить. И так уж получилось, что именно на этой облачной палубе команда наблюдала сигналы фосфина.
«Этот фосфиновый сигнал идеально расположен там, где другие предположили, что это место может быть обитаемым», — говорит Петковски.
Обнаружение впервые было сделано Гривзом и ее командой, которые использовали JCMT, чтобы сфокусироваться на атмосфере Венеры на наличие световых узоров, которые могут указывать на присутствие неожиданных молекул и возможных признаков жизни. Когда она обнаружила образец, указывающий на присутствие фосфина, она связалась с Соузой-Сильвой, которая провела большую часть своей карьеры, описывая вонючую токсичную молекулу.
Соуза-Сильва изначально предполагал, что астрономы могут искать фосфин в качестве биосигнатуры на гораздо более удаленных планетах. «Я думал очень далеко, на много парсеков, и действительно не думал буквально о ближайшей к нам планете».
Команда отследила первоначальное наблюдение Гривза, используя более чувствительную обсерваторию ALMA, с помощью Аниты Ричардс из Регионального центра ALMA в Манчестерском университете. Эти наблюдения подтвердили, что то, что наблюдал Гривз, действительно было образцом света, который соответствовал тому, что газ фосфин излучал в облаках Венеры.
Затем исследователи использовали модель венерианской атмосферы, разработанную Хидео Сагавой из Университета Киото Сангё, для интерпретации данных. Они обнаружили, что фосфин на Венере — это второстепенный газ, существующий в концентрации около 20 из каждого миллиарда молекул в атмосфере. Хотя эта концентрация низка, исследователи отмечают, что фосфин, вырабатываемый жизнью на Земле, может быть обнаружен в еще более низких концентрациях в атмосфере.
Команда Массачусетского технологического института под руководством Бейнса и Петковски использовала компьютерные модели для изучения всех возможных химических и физических путей, не связанных с жизнью, которые могли производить фосфин в суровых условиях Венеры. Бэйнс рассмотрел различные сценарии, которые могут привести к образованию фосфина, такие как солнечный свет, поверхностные минералы, вулканическая активность, удар метеора и молния. Затем Ранджан вместе с Полом Риммером из Кембриджского университета смоделировали, как фосфин, произведенный с помощью этих механизмов, может накапливаться в венерианских облаках. В каждом сценарии, который они рассматривали, произведенный фосфин будет составлять лишь крошечную долю того, что, согласно новым наблюдениям, присутствует в облаках Венеры.
«Мы действительно прошли все возможные пути, которые могли бы производить фосфин на каменистой планете», — говорит Петковски. «Если это не жизнь, то наше понимание каменистых планет сильно отсутствует».
Жизнь в облаках
Если в облаках Венеры действительно есть жизнь, исследователи полагают, что это воздушная форма, существующая только в умеренном облачном покрове Венеры, намного выше кипящей вулканической поверхности.
«Давным-давно считалось, что на Венере есть океаны, и, вероятно, она была пригодна для жизни, как Земля», — говорит Соуза-Сильва. «Поскольку Венера стала менее гостеприимной, жизни пришлось бы приспосабливаться, и теперь они могли бы находиться в этой узкой оболочке атмосферы, где они все еще могут выжить. Это может показать, что даже планета на краю обитаемой зоны может иметь атмосферу с местной воздушной обитаемой оболочкой».
В рамках отдельного направления исследований Сигер и Петковски изучили возможность того, что нижние слои атмосферы Венеры, чуть ниже облачного покрова, могут иметь решающее значение для выживания гипотетической венерианской биосферы.
«В принципе у вас может быть жизненный цикл, который постоянно поддерживает жизнь в облаках», — говорит Петковски, который считает, что любая воздушная венерианская жизнь принципиально отличается от жизни на Земле. «Жидкая среда на Венере — это не вода, как на Земле».
В настоящее время Соуза-Сильва вместе с Джейсоном Диттманом из Массачусетского технологического института возглавляет работу по дальнейшему подтверждению обнаружения фосфина с помощью других телескопов. Они также надеются нанести на карту присутствие молекулы в атмосфере Венеры, чтобы увидеть, есть ли ежедневные или сезонные изменения в сигнале, которые предполагают активность, связанную с жизнью.
«Технически биомолекулы были обнаружены в атмосфере Венеры и раньше, но эти молекулы также связаны с тысячей других вещей, помимо жизни», — говорит Соуза-Сильва. «Причина, по которой фосфин особенный, заключается в том, что без жизни очень трудно производить фосфин на каменистых планетах. Земля была единственной земной планетой, где мы нашли фосфин, потому что здесь есть жизнь. До настоящего времени.»
Это исследование частично финансировалось Советом по научно-техническим средствам, Европейской южной обсерваторией, Японским обществом содействия развитию науки, Фондом Хейзинга-Саймонса, Фондом «Change Happens Foundation», Фондом Саймонса и Европейским Программа исследований и инноваций Union Horizon 2020.
10.3 Массивная атмосфера Венеры. Астрономия
Глава 10 Планеты, похожие на Землю: Венера и Марс
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Описывать общий состав и структуру атмосферы Венеры
- Объясните, как парниковый эффект привел к повышению температуры на Венере
Плотная атмосфера Венеры создает высокую температуру поверхности и окутывает поверхность вечными красными сумерками. Солнечный свет не проникает напрямую через тяжелые облака, но поверхность довольно хорошо освещена рассеянным светом (примерно так же, как свет на Земле при сильной облачности). Погода на дне этой глубокой атмосферы остается постоянно жаркой и сухой, со спокойными ветрами. Из-за плотного покрова облаков и атмосферы одно место на поверхности Венеры похоже на любое другое в том, что касается погоды.
Наиболее распространенным газом на Венере является углекислый газ (CO 2 ), который составляет 96% атмосферы. Вторым по распространенности газом является азот. Преобладание углекислого газа над азотом неудивительно, если вспомнить, что атмосфера Земли также состояла бы в основном из углекислого газа, если бы этот газ не был заперт в морских отложениях (см. обсуждение земной атмосферы в книге «Земля как планета»).
В таблице 10.2 сравниваются составы атмосфер Венеры, Марса и Земли. Выраженные таким образом в процентах пропорции основных газов Венеры и Марса очень близки, но по общему количеству их атмосферы резко различаются. При поверхностном давлении 90 бар, атмосфера Венеры более чем в 10 000 раз массивнее марсианской. В целом атмосфера Венеры очень сухая; отсутствие воды — одно из важных отличий Венеры от Земли.
| Состав атмосферы Земли, Венеры и Марса | |||
|---|---|---|---|
| Газ | Земля | Венера | Марс |
| Углекислый газ (СО 2 ) | 0,03% | 96% | 95,3% |
| Азот (N 2 ) | 78,1% | 3,5% | 2,7% |
| Аргон (Ar) | 0,93% | 0,006% | 1,6% |
| Кислород (O 2 ) | 21,0% | 0,003% | 0,15% |
| Неон (Ne) | 0,002% | 0,001% | 0,0003% |
Таблица 10. 2
Атмосфера Венеры имеет огромную тропосферу (область конвекции), простирающуюся на высоту не менее 50 километров над поверхностью (рис. 10.12). В тропосфере газ нагревается снизу и медленно циркулирует, поднимаясь у экватора и опускаясь над полюсами. Находиться в основании атмосферы Венеры — это примерно то же самое, что находиться в километре и более ниже поверхности океана на Земле. Там масса воды выравнивает колебания температуры и приводит к однородной среде — такой же эффект плотная атмосфера имеет на Венере.
Атмосфера Венеры.
Рисунок 10.12. Показанные здесь слои массивной атмосферы Венеры основаны на данных входных зондов «Пионер» и «Венера». Высота измеряется по левой оси, нижняя шкала показывает температуру, а красная линия позволяет считывать температуру на каждой высоте. Обратите внимание, как резко поднимается температура под облаками благодаря огромному парниковому эффекту планеты. В верхних слоях тропосферы, на высоте от 30 до 60 километров над поверхностью, толстый слой облаков состоит в основном из капель серной кислоты. Серная кислота (H 2 SO 4 ) образуется из химического соединения двуокиси серы (SO 2 ) и воды (H 2 O). В атмосфере Земли диоксид серы является одним из основных газов, испускаемых вулканами, но он быстро разбавляется и вымывается дождями. В сухой атмосфере Венеры это неприятное вещество, по-видимому, устойчиво. Ниже 30 километров атмосфера Венеры свободна от облаков.
Высокая температура поверхности Венеры была обнаружена радиоастрономами в конце 19 века.50-х годов и подтверждено зондами «Маринер» и «Венера». Как наша соседняя планета может быть такой горячей? Хотя Венера находится несколько ближе к Солнцу, чем Земля, ее поверхность на сотни градусов горячее, чем можно было бы ожидать от дополнительного солнечного света, который она получает. Ученые задались вопросом, что может нагревать поверхность Венеры до температуры выше 700 К. Ответом оказался парниковый эффект .
Парниковый эффект работает на Венере так же, как и на Земле, но поскольку на Венере намного больше CO 2 — почти в миллион раз больше — эффект гораздо сильнее. Толстый слой CO 2 действует как одеяло, препятствуя возвращению в космос инфракрасного (теплового) излучения от земли. В результате поверхность нагревается. Энергетический баланс восстанавливается только тогда, когда планета излучает столько энергии, сколько получает от Солнца, но это может произойти только при очень высокой температуре нижних слоев атмосферы. Один из способов думать об отоплении теплиц состоит в том, что оно должно повышать температуру поверхности Венеры до тех пор, пока не будет достигнут этот энергетический баланс.
Всегда ли у Венеры была такая массивная атмосфера и высокая температура на поверхности, или она могла эволюционировать до таких условий из климата, который когда-то был почти земным? Ответ на этот вопрос представляет для нас особый интерес, поскольку мы наблюдаем за повышением уровня CO 2 в атмосфере Земли. Поскольку парниковый эффект на Земле усиливается, не грозит ли нам опасность превратить нашу собственную планету в адское место, подобное Венере?
Попробуем реконструировать возможную эволюцию Венеры от земного начала до ее настоящего состояния. Венера, возможно, когда-то имела климат, похожий на земной, с умеренными температурами, водными океанами и большим количеством углекислого газа.0083 2 растворен в океане или химически связан с поверхностными породами. Затем мы допускаем небольшой дополнительный нагрев — например, за счет постепенного увеличения выхода энергии Солнца. Когда мы подсчитываем, как отреагировала бы на такое воздействие атмосфера Венеры, оказывается, что даже небольшое количество лишнего тепла может привести к повышенному испарению воды из океанов и выделению газа из поверхностных пород.
Это, в свою очередь, означает дальнейшее увеличение содержания CO в атмосфере 2 и H 2 O, газы, которые усиливают парниковый эффект в атмосфере Венеры. Это привело бы к еще большему нагреву у поверхности Венеры и выделению дополнительных CO 2 и H 2 O. Таким образом, если не вмешаются какие-то другие процессы, температура будет продолжать расти. Такая ситуация называется неконтролируемым парниковым эффектом.
Мы хотим подчеркнуть, что безудержный парниковый эффект — это не просто большой парниковый эффект; это эволюционный процесс . Атмосфера эволюционирует от небольшого парникового эффекта, как на Земле, до ситуации, когда парниковое потепление является основным фактором, как мы видим сегодня на Венере. Как только развиваются большие парниковые условия, планета устанавливает новое, гораздо более горячее равновесие вблизи своей поверхности.
Исправить ситуацию сложно из-за той роли, которую играет вода. На Земле большая часть CO 2 либо химически связана в горных породах нашей коры, либо растворена в воде наших океанов. По мере того как Венера становилась все горячее и горячее, ее океаны испарялись, устраняя этот предохранительный клапан. Но водяной пар в атмосфере планеты не будет существовать вечно в присутствии ультрафиолетового света Солнца. Легкий водород может улетучиваться из атмосферы, оставляя кислород для химического соединения с поверхностными породами. Таким образом, потеря воды является необратимым процессом: если вода ушла, ее нельзя восстановить. Есть свидетельства того, что это именно то, что произошло с водой, когда-то имевшейся на Венере.
Мы не знаем, может ли такой же безудержный парниковый эффект однажды произойти на Земле. Хотя мы не уверены в том, в какой момент стабильный парниковый эффект прекращается и превращается в безудержный парниковый эффект, Венера является ярким свидетельством того факта, что планета не может продолжать нагреваться бесконечно без серьезных изменений в ее океанах и атмосфере. Это вывод, на который мы и наши потомки, несомненно, захотим обратить пристальное внимание.
Атмосфера Венеры равна 96% CO 2 . Густые облака на высоте от 30 до 60 километров состоят из серной кислоты, а парниковый эффект CO 2 поддерживает высокую температуру поверхности. Венера, по-видимому, достигла своего нынешнего состояния из более земных начальных условий в результате безудержного парникового эффекта, который включал потерю большого количества воды.