почему на венере не может быть жизни подобной земной
Есть ли жизнь на Венере и почему эта планета хуже Земли и Марса
После Земли самой пригодной для жизни планетой считается Марс. Практически каждая марсианская миссия ставит одной из задач поиск признаков жизни на Красной планете. И это небезосновательно, ведь на Марсе есть небольшие, но устойчивые геотермальные или биохимические источники, которые могут содержать микроскопическую жизнь. А как же жизнь на Венере, ведь она тоже достаточно удалена от Солнца и является так называемой «сестрой-близнецом» Земли?
Чем Венера хуже Земли и Марса?
Венера имеет схожие с Землёй размеры, объём, силу тяжести и даже состав. Удалённость от Солнца у неё также достаточная для существования жизни, но в этом плане мы покладаем надежды больше на Марс. Так чем же не угодила Венера?
Венера и Земля
Атмосфера
Атмосфера Венеры очень плотная и состоит на 96% из углекислого газа. Атмосферное давление на поверхности планеты примерно такое, как давление воды на глубине 900 метров. Сравнение с водой тут не просто так, потому что часть атмосферы у поверхности Венеры имеет не газообразное, а скорее «полужидкое» состояние.
Облака на планете в основном состоят из сернистого газа и серной кислоты. Таким образом, на Венере фактически кислотные облака. Предполагается, что и дожди там тоже кислотные.
Уже только из-за этих условий сложные организмы не имеют возможности развиваться на поверхности Венеры.
Температура
Средняя температура на Венере 462 °C. Это результат парникового эффекта, т.к. планета покрыта плотным слоем облаков. Они работают подобно одеялу, только в масштабах космического объекта. Солнечные лучи проникают через облака, нагревают планету, но полученное тепло уже не может вырваться из-за плотной атмосферы.
Венера — самая горячая планета Солнечной системы.
Вечный ураган
Атмосфера планеты — это один большой ураган, скорость которого достигает 504 км/ч. Точно неизвестно почему так происходит, но жизни на Венере это явно не способствует.
Подытожим:
Жизнь на Венере может существовать
Горячая ядовитая поверхность Венеры исключает жизнь в том виде, в каком мы её видим вокруг себя. Однако температуры в верхних слоях атмосферы не такие высокие, как на поверхности, да и облака получают солнечный свет. В 5 километрах над поверхностью планеты атмосферное давление похоже на земное давление, хотя и процент азота с кислородом выше, чем у поверхности.
На Земле есть бактерии, которые живут среди облаков, и уже давно проводятся дискуссии об исследовании атмосферы Венеры на предмет поиска бактерий, живущих в подобных условиях. В сентябре 2020 года исследователям удалось обнаружить возможные доказательства существования жизни на Венере.
В кислотных облаках было выявлено вещество фосфин. На Земле его выделяют бактерии, которые способны жить без кислорода. Пока у учёных нет стопроцентной уверенности, что венерианский фосфин выделяют именно живые организмы. Однако пока других возможных небиологических источников этого вещества на Венере не обнаружено.
Мы уже знаем, что даже на Земле существуют микроорганизмы, способные выживать в самых экстремальных условиях, однако сложно представить организм, который смог бы существовать в кислотных облаках Венеры.
Как будут проверять теорию
В ближайшие десятилетия НАСА планирует две исследовательские миссий Венеры. Обе будут искать не только сам фосфин, но и фосфорную кислоту, что может указывать на небиологическое происхождение фосфина.
Выводы
Поводы задуматься о существовании жизни на Венере есть. Фосфин, обнаруженный в атмосфере планеты, может указывать на наличие микроорганизмов в облаках. Прямые доказательства будут искать аппараты, исследующие Венеру в ближайшие десятилетия. В остальном исследователи сходятся во мнении, что на самой поверхности этой планеты жизнь в привычном нам понимании существовать не может из-за сверхэкстремальных условий. Что же под поверхностью Венеры — нашим потомкам предстоит ещё выяснить…
Поиски жизни на Венере
В связи с текущим «венерианским» ажиотажем решил выложить компиляцию из двух глав «Тайна облаков» и » Романтикам ХХ от прагматиков ХХI века» из своей книги «Венера. Неукротимая планета».
Мы многое узнали о Венере в ХХ веке. Стало окончательно известно, как выглядит наша космическая спутница: построены детальные карты её поверхности, получены панорамы венерианских пейзажей. Но, возможно, у читателей возникли вопросы: «Зачем было всё это? Для чего страны тратили сотни миллионов рублей или долларов? Чтобы просто получить несколько фотографий с другой планеты? И это – итог всей программы?»
Для начала не следует забывать, что основной причиной полётов к Венере была всё-таки не столько чистая наука, сколько романтика первопроходцев. Венера и Марс в начале 60-х годов ХХ века виделись новыми материками, куда ещё не доплыли первооткрыватели, и тогда казалось, что исследовать Венеру и Марс необходимо уже ради того только, чтобы у пионеров-колонизаторов этих планет было бы как можно меньше проблем. И такое мнение бытовало как в СССР, так и в США.
Для примера можете посмотреть на советский график (рис. 180) освоения Марса и Венеры. Причём этот график не просто чья-то фантазия – нет, он иллюстрирует реальный план, принятый руководством СССР в 1960 году. Пилотируемый полёт на Венеру казался совершенно логичным шагом после АМС. И в целом, несмотря на проблемы с финансированием и на нарушение сроков, работа по данному направлению велась. Более того: пилотируемый полёт на полном серьёзе обсуждался на официальной пресс-конференции, посвящённой итогам работы «Венеры-4». Келдыш тогда признал подобное развитие событий вполне реальным.
Только хотелось бы напомнить, что это произошло до того, как совместная обработка информации с «Венеры-4» и «Маринера-5» показала реальную картину на Планете Бурь. Так что, возможно, это было последнее обсуждение данного вопроса на официальном уровне.
Увы, очень скоро стало очевидно, что человек не сможет высадиться на поверхность Венеры. Температура под 500°С и давление около 100 атм не давали человеку ни единого шанса. Вот только сразу возник вопрос: а зачем, собственно, высаживаться на саму планету? Только из-за того, что мы привыкли жить на поверхности Земли? Что за поверхностный шовинизм? Скажем, на высоте 53 км от поверхности Венеры температура 30 градусов, а давление 0,6 атм (таблица 1). При таких параметрах человек вполне может жить. Также вокруг будет атмосфера из углекислоты, из которой, при определённом желании, можно получать кислород. Воды мало, но при правильной постановке задачи атмосферным колонистам вполне реально обойтись даже подоб ной концентрацией. Главное – пропустить через водопоглотитель как можно больше атмосферы.
Более того, гипотеза о возможности жизни на Венере вовсе не умерла, как можно было бы подумать, даже после прямого эксперимента на Венере и гибели ионосферной теории. Примером могут быть несколько статей, опубликованных в 1968 году и основанных на данных «Венеры-4» и «Маринера-5». Причём они публиковались вовсе не в жёлтых газетах. Нет, это были серьёзные и уважаемые журналы: Science News, Nature, информация из которых была изложена в журнале АН СССР «Природа».
Например, профессор Гарольд Моровитц (один из ведущих специалистов НАСА по биофизике) предполагал, что жизнь на Венере существует, но не на поверхности, а в атмосфере. В облачном слое есть как раз подходящий диапазон температур и давлений, комфортных для жизни. Там достаточно углекислого газа, солнечной радиации и воды – другими словами, всех необходимых компонентов для фотосинтеза, констатировал он.
Моровитц полагал, что по форме организмы представляют собой нечто вроде плавающего пузыря, наполненного водородом. Молекулярный водород они могли бы получать из воды при фотосинтезе – в земных условиях такие организмы известны. По расчётам, их размеры могли бы составлять порядка 4 см в диаметре или больше.
«Возможно, жизнь на Венере, – писал Моровитц, – возникла на поверхности, когда там были умеренные условия. Когда же условия изменились, организмам пришлось искать подходящие условия в облаках».
В общем, тяжёлые условия на поверхности слабо смутили романтиков, и в конце 60-х годов успело появиться достаточно много проектов венерианских атмосферных городов и поселений. Да и было в таких атмосферных городах что-то действительно неземное. Увы, довольно скоро удалось выяснить, что в атмосфере Венеры важную роль играет серная кислота, и это открытие оказалось уже куда более неприятным. По сути, оно не отменяло идеи плавающих поселений, но делало их куда более сложными в реализации.
Однако человеческая мысль не стоит на месте. Практически сразу появилась другая идея: если человечеству сложно приспособиться к условиям на Венере, нужно Венеру приспособить для человека. Это было ещё сложнее, зато открывало поразительные возможности. Если же посмотреть в будущее и начать фантазировать, то Венера видится очень эффектным полуфабрикатом для создания планеты, похожей на Землю. Для такого процесса есть даже специальное слово – терраформирование. В этом вопросе Утренняя звезда куда лучше Марса, так как последний, даже при самых оптимистичных планах, не сможет долго удерживать плотную атмосферу, аналогичную земной, в которой человек мог бы обходиться без скафандра: у Марса для этого слишком маленькая масса.
Венера же для этих целей выглядит предпочтительнее. На ней есть все элементы, из которых можно создать земную атмосферу и гидросферу. Нет оснований полагать, что текущие венерианские параметры – единственно возможные. Уже сам факт более высокой температуры на поверхности Венеры, чем на Меркурии, находящемся куда ближе к Солнцу, намекает на то, что теоретически могут существовать совершенно другие характеристики условий при одинаковой солнечной постоянной. Вполне реально не только повысить, но и понизить температуру – об этом говорят, например, земные расчёты последствий ядерной зимы. По этим моделям, сажа от пожаров городов, попав в стратосферу, должна привести к снижению температуры поверхности Земли на десятки градусов.
Так что приведение условий на Венере к привычным земным не следует считать слишком вольным предположением.
Как же это сделать? Пока можно назвать только один путь. Ещё в 60-х Карл Саган предложил забросить на Венеру микроорганизмы для переработки её атмосферы (рис ниже). Правда, он тогда не знал про серную кислоту, но её наличие не может быть препятствием. Даже на Земле есть так называемые сульфатредуцирующие бактерии, хорошо себя чувствующие в серной кислоте и использующие её в своём жизненном цикле.
Конечно, подобные микроорганизмы для возможной перестройки атмосферы Венеры будет необходимо создать, и опыта в воплощении проектов такого рода на Земле нет. Также очевидно, что это будет очень масштабный проект, не имеющей даже малейшего аналога в истории человечества. Но если он когда-либо будет реализован, то человечество, по сути, создаст своими руками ещё одну планету, пригодную для жизни.
С точки зрения безопасности не ясен только вопрос защиты от радиации при отсутствии магнитного поля. И инженеры-терраформирователи вполне могут основательно помучиться, решая данную задачку.
Но это – в отдалённом будущем. Увидеть голубое небо и белые венерианские облака, вероятно, смогут только наши прапраправнуки.
Какой же смысл изучать Планету Бурь сейчас? Или же можно с уверенностью утверждать, что у нашей небесной спутницы больше нет белых пятен?
На самом деле их гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. Мы ничего не знаем о характеристиках ядра планеты, у нас есть только предварительные модели. О том, что Венера сейчас активна в геологическом смысле, говорит много фактов. На одном из снимков «Магеллана», как предполагается, зафиксированы действующие вулканы. Среди данных с «Пионер-Венеры» были найдены циклические изменения соединений серы, которые, возможно, связаны с вулканической деятельностью, а сейсмометр «Венеры-13» зафиксировал два небольших толчка. И совсем недавно «Venus-Express» передал тепловую карту района Венеры на котором запечатлен действующий вулкан (рис. 168). Но по этим данным построить детальную схему внутренностей планеты нельзя.
Чтобы разобраться с этим вопросом, желательна станция уровня ДЖВС. А лучше всего – венероход на её базе.
Вопросы есть и об атмосфере Венеры. Да, конечно, одним из основных элементов облачного слоя является серная кислота, сей факт не вызывает сомнений. Но при всём при этом она гарантированно зафиксирована только в небольшом диапазоне высот. Точная концентрация в зависимости от высоты, а главное, что ещё есть в атмосфере, кроме неё, пока не известно. А химия атмосферы Венеры явно куда сложнее земной. Помимо соединений серы, там имеются соединения хлора, фосфора, а также, возможно, ртути.
В определённом смысле, доставка образца атмосферы Венеры в чем-то интереснее доставки её грунта. А также и проще. Да и долговременный аэростатный зонд, аналогичный тому, что разрабатывался в раннем варианте «Веги» или для проекта BVS, был бы очень интересен. Увы, пока такие миссии никто не планирует.
Также нельзя не упомянуть версию о том, что на нашей соседке и сейчас существует жизнь. В 2012 году научный мир всколыхнула статья «Возможное обнаружение жизни на планете Венера». Её автор – известный планетолог Леонид Ксанфомалити, а опубликована она была в «Докладах Академии наук». В статье по анализу панорам Венеры автор делает вывод, что некоторые детали изображений могут быть свидетельством наличия и деятельности живых существ. Более того, по его мнению, «Венера-9» стала причиной первой земной агрессии: при посадке она раздавила венерианское существо, и оно, отползая от станции, оставило «кровавый» след.
Статью читать действительно интересно, но, по мнению автора книги, приведённые примеры всё-таки не являются свидетельством существования венерианской жизни. Анализ панорам происходил на пределе разрешения телефотометров, многие анализируемые объекты имеют размеры буквально в несколько пикселей. А среди учёных существует такое правило: «Серьёзные утверждения требуют серьёзных доказательств». Жизнь на Венере – это действительно серьёзное открытие, и для доказательств нужны более весомые аргументы, нежели анализ считанных пикселей на нескольких панорамах. Впрочем, возможно, наиболее интересные вопросы и открытия касаются не настоящего Венеры, а её прошлого.
Да, сейчас Венера представляет собой раскалённый ад. Находясь ближе к Солнцу, Венера получает почти в два раза больше тепла, нежели Земля, что является одной из причин как высокой температуры на её поверхности, так и высокого давления.
Но давайте перенесёмся в прошлое. Наше Солнце – это обычная звезда, и в своём развитии она прошла все те изменения, через которые проходят другие звёзды, и изменения эти нами уже достаточно хорошо изучены. В частности, на данный момент светимость Солнца растёт. Другими словами, раньше было время, когда Венера получала столько же солнечной радиации, сколько сейчас получает Земля. Соответственно, и условия на её поверхности были очень похожи на земные. Там, возможно, плескались океаны, в которых, скорее всего, была жизнь, по суше ходили динозавры, а в облаках летали ящеры. Потом, с повышением температуры, океаны высохли, осадочные породы вроде известняка после отжига выделили в атмосферу СО2.
По этой версии, даже земная жизнь может быть наследницей венерианской! Ещё в начале двадцатого века шведский учёный Сванте Аррениус рассчитал, что бактериальные споры вполне в состоянии осуществлять полёт с одной планеты на другую под давлением солнечного света. Но такое распространение может быть только в сторону от Солнца. То есть с Земли на Венеру споры перелететь бы не сумели, зато путь с Венеры на Землю уже вполне возможен.
О том, что раньше планета-соседка имела совершенно другую гидро- и атмосферу, убедительно говорит много разных факторов. Например, её рельеф. На нём практически нет следа ранней метеоритной бомбардировки – того самого следа, который хорошо виден на Меркурии, Луне и даже Марсе. Нет таких «шрамов» и на Земле. Конечно, они когда-то были, но активная геологическая жизнь нашей планеты смела их. Да, на Венере есть метеоритные кратеры, но, как уже писалось, все они крайне молоды.
Очень похоже, что появились они уже после того, как планета заполучила плотную атмосферу и избавилась от биосферы с гидросферой. Так что изучать её интересно хотя бы для того, чтобы понять, что ждёт нашу планету в будущем, когда повышенная активность Солнца превратит Землю во вторую Венеру. И может, будет придуман способ, как всего этого избежать?
Также, если жизнь когда-то была, её следы до сих пор там. Они скрыты в венерианских отложениях под осадочными породами, но они обязаны там быть и, как надеется автор, ждут своих учёных. Можно ли их обнаружить сейчас, нашими методами? Опять же, шансы на это есть. По мнению планетолога А. Т. Базилевского, для этого нужно постараться взять пробу грунта на тессерах, одних из самых древних образований на Венере. Собственно именно там планируется посадка «Венеры-Д»
Еще лучше доставить хоть небольшой фрагмент на Землю. Даже щепотка подобной породы могла бы закрыть многие космогонические вопросы. Что интересно, пока ни одна земная станция не совершила посадку в подобном районе. По ряду причин так вышло случайно, ведь когда создавали станции, рельеф представляли очень приблизительно.
Впрочем, будем надеяться, что в двадцать первом веке будут получены ответы на все вопросы.
Ученые нашли потенциальный признак существования жизни на Венере
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.
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.
Из этого исследователи делают вывод, что фосфин является наиболее подходящим биомаркером, говорящим о возможном присутствии на Венере живых организмов.
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.
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.
Была ли когда-нибудь жизнь на Марсе и Венере?
Вопрос о жизни во Вселенной — один из самых неясных во всей науке. Мы знаем, что на Земле есть жизнь, что все живые организмы на Земле произошли от одного общего предка, уходящего корнями в прошлое на миллиарды лет, и что жизнь непрерывно существует на Земле уже более 4 миллиардов лет — по крайней мере 90 % времени существования нашей планеты. Специально к старту нового потока нашего курса по анализу данных и его расширенной версии Data Analyst pro, давайте разбираться, были ли мы единственными живыми существами в Солнечной системе?
Но нам неизвестно, насколько распространена жизнь в других уголках Вселенной, если она вообще существует. У нас нет информации о жизни в других мирах нашей Солнечной системы, о жизни в других звёздных системах или вообще о разумной жизни во Вселенной. Все, что у нас есть — это уверенность в том, что в каких-то местах жизни быть не может.
На каждой планете, где могла возникнуть жизнь, события в какой-то момент могут повернуться так, что жизнь на ней и вправду может возникнуть. Мы знаем, что Земля свой шанс реализовала, но по крайней мере две других планеты нашей молодой Солнечной системы — Марс и Венера — имели не меньшие шансы. Могла ли на них существовать жизнь, если не сейчас, то в далёком прошлом? Этим вопросом задалась Кэрол Лэйк, сформулировав его так:
«Возможно ли, что Марс и Венера были обитаемыми планетами? Изменение климата Земли убивает её, изменение климата убьёт все живое на планете, и перейдёт ли Земля в категорию планет, на которых жизни нет, но её зарождение возможно?»
Это интересный вопрос, поскольку и Марс, и Венера миллиарды лет назад пережили катастрофические климатические пертурбации. Вот что, исходя из наших знаний, продолжает оставаться возможным.
Хотя сейчас мы считаем, что понимаем, как сформировались Солнце и наша Солнечная система, это понимание — не более чем умозрительные рассуждения. Когда речь идёт о том, что происходит сегодня, мы можем говорить только о выживших. То, что происходило на ранних этапах, не идёт ни в какое сравнение с тем, что происходит сейчас
Давайте вернёмся далеко-далеко назад, примерно на 4,6 миллиарда лет — к самым ранним дням формирования нашей Солнечной системы. Когда происходит формирование звёздных систем, подобных нашей, некоторые вещи должны происходить в определённом порядке. Если взять событие возникновения нашей Солнечной системы, мы предполагаем, что происходили следующие события:
молекулярное облако газа стало сжиматься под действием собственной гравитации,
регионы с наибольшей концентрацией вещества «сжимались» быстрее,
что привело к образованию новых звёзд и звёздных систем в областях наибольшего сжатия (коллапса),
в которых скопления с наибольшей массой росли быстрее всего, превращаясь в самые массивные звёзды,
более мелкие скопления росли медленнее, превращаясь в звёзды меньшей массы,
и вот, одно из таких малых скоплений, имеющее одну большую первоначальную (центральную) массу, стало протозвездой, которая со временем превратилась в наше Солнце.
Эта центральная масса продолжала расти, излучая колоссальное количество радиации, и медленно наращивать температуру ядра. По мере плавного концентрирования вещества вокруг центральной протозвезды, вокруг неё также формировался газопылевой диск. В этом диске образовались гравитационные неустойчивости, которые привели к образованию планетезималей — зачатков того, что в конечном счёте станет планетами.
Что происходило дальше, точно сказать трудно, так как формирование планет — хаотичный процесс. Вокруг формирующейся в центре звезды или протозвезды существуют три «зоны», определяющие типы формирующихся в итоге элементов.
Во внутренней, самой близкой к звезде зоне, находится так называемая «линия сажи». Внутри этой зоны многие углеродсодержащие молекулы, считающиеся предвестниками жизни, например полициклические ароматические углеводороды, разрушаются. В самой внутренней области могут выжить только тяжёлые элементы, например металлы.
За линией сажи могут встречаться сложные соединения, но только не лёд: ни водяной, ни аммиачный, ни сухой, ни азотный и т.д. Внутри линии промерзания такие летучие соединения будут испаряться. Молодые Венера, Земля и Марс находились за линией сажи, но до линии промерзания.
Снаружи линии промерзания могут стабильно существовать все летучие соединения. Различные ледяные образования здесь прекрасно сохраняются; со связанными с газовым гигантом большими количествами водорода и гелия ничего не происходит; здесь часто встречаются тела, похожие на астероиды и кометы.
Со временем образующиеся планетезимали начинают гравитационно взаимодействовать, расти, сливаться в одно целое и хаотично влиять друг на друга. Некоторые тела падают прямо на Солнце, другие выталкиваются за пределы Солнечной системы, третьи присоединяются к более крупным массам. В конечном итоге достигается стабильная планетарная конфигурация.
На раннем этапе Солнечная система была наполнена кометами, астероидами и небольшими сгустками материи, которые сталкивались со всем, что попадалось им на пути. Именно в течение этого периода, известного как последняя метеоритная бомбардировка, во внутренних мирах Солнечной системы могла образоваться большая часть воды, в том числе на Земле
На этих последних этапах судьба летучих соединений, связанных с объектами за линией промерзания, может быть двоякой: они либо бомбардируют одну из выживших планет, либо рассеются по другим местам. (Считается, что вода на Земле и других внутренних планетах возникла именно по этой причине).
Как правило, мест, в которых могут возникнуть такие объекты, в долгосрочной перспективе должно остаться только два: снаружи от первоначальной линии промерзания, но внутри орбиты следующей планеты, и за орбитой последней планеты Солнечной системы. Эти места в нашей Солнечной системе соответствуют поясу астероидов и поясу Койпера / облаку Оорта.
И вот, мы добрались до момента времени 4,5 миллиарда лет назад, когда в Солнечной системе существовали три относительно похожих друг на друга мира. Венера, Земля и Марс были каменистыми планетами с тонкими, но довольно плотными атмосферами, на их поверхности присутствовала вода, часть которой, по всей видимости, была в жидком состоянии, и все планеты были чрезвычайно богаты органическими соединениями: молекулами — предвестниками жизни.
Земля (слева) и Венера, как видно в инфракрасном диапазоне (справа), имеют почти одинаковые радиусы. Радиус Венеры составляет приблизительно 90-95 % радиуса Земли. Однако из-за близкого к Солнцу Венеру раньше всех постигла совершенно иная, печальная участь. Возможно, примерно через миллиард лет и Земля пойдёт по стопам Венеры
Встаёт главный вопрос: что произошло?
Что такого могло произойти на Венере, что сегодня она превратилась в адское пекло? Когда это произошло? Как это произошло? и могла ли жизнь существовать и развиваться на этой планете до этого катастрофического события?
Что такого произошло на Марсе, что он утратил атмосферу, высох и промёрз? что привело к тому, что биологические процессы, которые мы связываем с жизнью, стали либо невозможными, либо настолько редкими, что мы не видим даже их признаков?
И что происходит на Земле сейчас? Может ли Земля повторить судьбу Венеры или Марса, некогда пригодных для жизни (или, по крайней мере, потенциально пригодных), на которых существование жизни, какой мы её знаем, теперь абсолютно невероятно?
Совершенно точно можно сказать одно: несмотря на все недостатки теорий происхождения жизни на Земле, мы знаем, что, как только жизнь пришла на нашу планету — а это случилось более 4 миллиардов лет назад, — жизнь на ней сохранилась и развивалась в форме непрерывной цепи происходящих с тех пор событий. Хотя Земля пережила периоды массовых вымираний, они лишь способствовали тому, что выжившие виды размножались и заполняли освободившиеся экологические ниши. Наша планета остаётся живой.
При построении этой топографической карты Марса прибор MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter), установленный на аппарате Mars Global Surveyor, совершил более 200 миллионов измерений лазерным альтиметром. Всё, что имеет темный или светло-голубой цвет, а также некоторые более зелёные участки, вероятно, когда-то давно были покрыты водой
Однако вовсе не факт, что на ранних стадиях формирования нашей Солнечной системы Земля была единственной живой планетой. Все три мира — Венера, Земля и Марс — помимо внешнего воздействия, испытывали и внутреннее — в виде различных геологических процессов. В ядрах происходили магнитные явления, дрейф материков и эрозия континентов, и в конечном итоге на планетах появлялись горные хребты и бассейны. Все эти миры сотрясала обширная вулканическая активность, добавляющая в атмосферу летучие соединения и огромное количество углекислого газа. Кстати, в результате той же вулканической активности до определённых пределов было выровнено дно океана. Весьма вероятно, что у всех трёх миров в прошлом была вода.
Но между этими планетами существуют различия, по всей видимости, направившие планеты по разным путям развития, из них три главных различия.
Первое отличие: разное расстояние их орбит от Солнца. Орбита Венеры находится на расстоянии
72 % от расстояния Земля–Солнце, а орбита Марса расположена гораздо дальше, на расстоянии
150 % от расстояния Земля–Солнце.
Второе отличие: скорость вращения планет. День Марса похож на земной, он длиннее всего на 40 минут. Венера вращается в противоположном направлении, и для совершения оборота вокруг своей оси ей требуется более 200 земных дней.
И, наконец, третье отличие: физические размеры планет. Если Венера по размерам близка к Земле (приблизительно 95 % от диаметра нашей планеты), то диаметр Марса составляет лишь половину земного.
На этой иллюстрации с четырьмя разделами показан возможный путь терраформирования Марса. Однако в прошлом, по всей видимости, произошёл обратный процесс: некогда полный воды и, возможно, богатый жизнью Марс потерял свое защитное магнитное поле, и это привело к разрушению его атмосферы. Сегодня сложно представить, чтобы на марсианской поверхности сохранилась вода в жидком состоянии
Жизнь на планете обычно рассматривается как стабилизирующая сила, подобно тому, как буферный раствор в химии не позволяет при добавлении кислоты или основания сделать весь раствор слишком кислым или слишком основным. Жизнь достигает своего рода равновесного состояния с окружающей средой, когда любые значительные изменения температуры — как в положительную, так и отрицательную сторону — приводят к тому, что жизненные процессы работают на противодействие таким изменениям. Только при серьёзных изменениях, коренным образом меняющих состояние равновесия, например произошедшем на Земле Великом кислородном событии, или действии дрожжевых клеток в среде с неограниченным количеством питательных веществ, или сегодняшнем обращении людей с ископаемым топливом, могут произойти необратимые события.
Но на Венере и Марсе, даже если на этих планетах когда-то существовала жизнь, её присутствия было недостаточно, чтобы противодействовать запущенным процессам, которые, по всей видимости, были инициированы астрофизическими и геологическими факторами. Как считают некоторые учёные, Венера в течение сотен миллионов, а, возможно, даже до 2 миллиардов лет вполне могла быть процветающим миром. Условия на ней могли быть похожими на земные, то есть на её поверхности могла быть жидкая вода, причём, возможно, воды было гораздо больше, чем на Земле. Точно так же на и Марсе когда-то были океаны, реки, образовывались осадочные породы и гематитовые сферулы, его климат был умеренным и влажным в течение как минимум полутора миллиардов лет.
Эта известная фотография марсианской «черники», или гематитовых сферул, была сделана аппаратом Opportunity в низинах Марса. Считается, что к образованию таких сферул привело водное прошлое планеты, и весьма убедительным доказательством этого служит тот факт, что многие сферулы скреплены друг с другом, такое может происходить только в том случае, если они имели водное происхождение
Конечно, возникает главный вопрос: «что произошло?»
Что касается Венеры, обречённость этой планеты, скорее всего, объясняется очень просто: её близостью к Солнцу. На каждый квадратный метр поверхности этой планеты приходится примерно вдвое больше энергии падающего солнечного потока, чем на Землю. При наличии даже небольшого количества водяного пара в атмосфере ранней Венеры возник бы грандиозный парниковый эффект, что ещё больше повысило бы температуру Венеры. При более высоких температурах концентрация водяного пара в атмосфере увеличивается ещё больше, и это обстоятельство также приводит к повышению температуры.
К несчастью для Венеры, температура не могла расти вечно. В какой-то критический момент температура поверхности Венеры достигла критического значения около 100 °C (212 °F) или даже немного большей, в зависимости от атмосферного давления в тот момент времени. Когда это произошло, жидкая вода на поверхности Венеры начала выкипать, выбрасывая в атмосферу огромное количество водяного пара — проще говоря, испарились все венерианские океаны, что привело к внезапному парниковому эффекту. Атмосфера Венеры резко стала горячей, и жизнь на её поверхности исчезла; единственным местом, где она теоретически могла бы сохраниться, были верхние слои атмосферы Венеры — это высота примерно в 60 километров. Неважно, когда могли произойти описанные события: любая ранее существовавшая на Венере жизнь, скорее всего, прекратила бы существование.
Гипотетическая миссия HAVOC NASA: Эксплуатационная концепция на большой высоте Венеры (High-Altitude Venus Operational Concept). Эта миссия с использованием поднимаемых на шарах-зондах призвана обнаружить жизнь в облачных вершинах нашей ближайшей соседки по Солнечной системе, так как условия на Венере на высоте примерно 60 км над поверхностью поразительно напоминают земные в смысле давления и температуры. Поскольку данный слой размещается выше слоёв серной кислоты, жизнь могла сохраняться здесь в течение миллиардов лет
Между тем на Марсе на каждый квадратный метр приходится лишь приблизительно 43% энергии, получаемой Землёй от Солнца. На Марсе определённо была вода — и этому имеется огромное количество геологических доказательств — но для этого он должен был быть окружен довольно плотной атмосферой. Поддерживать температуру и давление на уровне, необходимом для существования жидкой воды на марсианской поверхности, мог только мощный парниковый эффект.
Так что же произошло на Марсе?
Единственное, что могло бы сохранить атмосферу Марса в целости, это защита планетарного магнитного поля, подобная защите, имеющейся у Земли. Без него атмосфера Марса была бы разрушена солнечным ветром, и эту гипотезу подтвердили измерения, сделанные в ходе миссии MAVEN NASA. Из-за гораздо меньших размеров Марса по сравнению с Землёй его ядро остывало гораздо быстрее, что в конечном итоге привело к гибели внутреннего магнитного динамо, активно отражавшего солнечные частицы. Без защитного магнитного поля, которое по нашим оценкам окончательно разрушилось примерно через 1,5 миллиарда лет, практически вся марсианская атмосфера была бы уничтожена всего за 0,01 миллиарда лет: в космических масштабах это ничто, космическое мгновенье.
Без этой атмосферы жидкая вода либо замерзла, либо сублимировалась, любая жизнь либо прекратила активно себя проявлять, либо вообще исчезла, и с тех пор Марс оставался холодным и (в основном) безжизненным в течение приблизительно 3 миллиардов лет.
У Красной планеты нет магнитного поля, защищающего её от солнечного ветра. Это означает, что планета теряет атмосферу, чего не происходит на Земле. Время, в течение которого Марс потеряет атмосферу, подобную земной, составляет всего 10 миллионов лет, с другой стороны, магнитное поле Земли остается в неизменном состоянии в течение многих миллиардов лет; такая ситуация ни в коем случае не может привести к обитаемости подобной земной
Уничтожит ли человечество все живое на Земле? Такая перспектива маловероятна. Мы не утверждаем, что это невозможно, так как человечество уже вступило в период, который учёные называют шестым великим массовым вымиранием. Климат меняется; нетронутые человеком места исчезают (сегодня площадь таких мест составляет менее одной трети площади поверхности Земли); океаны окисляются; концентрация CO2 в атмосфере выше, чем миллионы лет назад, и благодаря деятельности человека продолжает расти рекордными темпами. Если мы не будем проявлять осторожность, возможность экологического коллапса очень реальна, и это вполне может привести к уничтожению человечества и, возможно, даже к полному исчезновению класса млекопитающих.
Но в той или иной форме жизнь на нашей планете должна сохраниться. Как и в случае с Венерой и Марсом, момент «завершения игры» для жизни на Земле, скорее всего, наступит по причине влияния Солнца. Со временем, по мере сжигания своего ядерного топлива, Солнце нагреется и станет более ярким. Примерно ещё через 1 миллиард лет или около того его энергетическая мощность вскипятит океаны Земли, и жизнь на нашей планете, какой мы её знаем, прекратится. Хотя инициированное человеком изменение климата может привести к его же собственной гибели, сама жизнь на Земле гораздо более устойчива к таким воздействиям. Если мы сможем выползти из нашей технологической колыбели, впереди у нас будет по крайней мере несколько сотен миллионов лет до наступления кризиса, угрожающего планете смертью. Надеюсь мы научимся находить баланс с природой, ведь это наша единственная надежда на долгосрочное выживание.
Наблюдения за планетами и Солнцем генерируют огромный объем всевозможных данных и для их обработки и интерпретации — нужны аналитики. Именно с их помощью, люди могут попытаться «заглянуть в будущее» и понять, как нужно действовать сейчас. Если вам интересна сфера анализа данных, либо в вашей текущей работе есть пересечения с аналитикой, и вы хотите профессионально вырасти, получив сильную базу и практику в новой области — обратите внимание на наш курс по анализу данных, или на его расширенную версию Data Analyst pro.
Узнайте, как прокачаться и в других специальностях или освоить их с нуля: