Ученые предложили сценарий существования жизни в облаках Венеры
Жизненный цикл в венерианской атмосфере
Sara Seager et al. / Astrobiology, 2020
Ученые изложили теоретическую модель, которая позволяет жизни, основанной на воде, существовать в венерианских облаках. По их мнению, гипотетические микробы должны будут чередовать активное существование в каплях воды с выживанием в сухой атмосфере в виде спор. Такой цикл предполагает вертикальную миграцию в атмосфере: тяжелые капли воды падают вниз, из них вылетают легкие споры, которые затем поднимаются обратно во влажную среду воздушными потоками и там оживают. Гипотеза опубликована в журнале Astrobiology.
Возможность существования жизни на Венере в настоящий момент — открытый вопрос. Температура ее поверхности выше четырехсот градусов цельсия, и на ней, как и в атмосфере, почти полностью отсутствует вода. Поскольку по современным представлениям жизни необходим подходящий растворитель, гипотетическое существование внеземных организмов в первую очередь ожидается вблизи воды, и в этом плане Венера — одно из самых неблагоприятных мест. Однако, на ней все же есть небольшое количество водяного пара, который конденсируется в высотные облака с умеренной температурой, и существуют гипотезы, согласно которым там может существовать микробная жизнь.
Воздушная микроскопическая биосфера существует на Земле: потоки ветра возносят в облака бактерии, археи и грибы, после чего часть из них попадает в водяные капельки. Оторванные от земли микроорганизмы остаются живыми и метаболически активными, хотя пока нет свидетельств деления клеток в таком состоянии.
Микроорганизмы в облаках на Земле
Amato et al / Nature, 2019
Стоит оговориться, что здесь и далее понятия «микробы», «клетки», «споры» и прочие термины земной биологии используются условно. Само существование внеземной жизни в настоящий момент всего лишь гипотеза, и говоря о венерианских «микробах», ученые имеют в виду любую микроскопическую жизнь без привязки к эволюционному древу и внутреннему устройству.
Сара Сигер (Sara Seager) из Массачусетского технологического института и ее коллеги решили предложить конкретный сценарий, по которому венерианская жизнь может стабильно существовать в облаках на высотах от 48 до 60 километров. В первую очередь исследователи сформулировали принципиальное противоречие. С одной стороны, жизни такой, какой мы ее знаем, необходима вода, поэтому водяные капельки облаков — подходящая для них среда. С другой стороны, в облаках капельки постепенно растут и в конце концов под действием силы тяжести падают вниз. В венерианских условиях, где нижние слои атмосферы нагреты до сотен градусов, такой спуск будет для организмов фатальным.
При этом над Венерой микроорганизмы не смогут значимое время находиться в свободном полете вне капель — венерианская атмосфера очень сухая, микробы будут быстро терять воду и гибнуть. Даже на Земле с ее влажной атмосферы покинувшие капельки воды микроорганизмы погибнут в течение нескольких дней, если не вернутся на поверхность.
По мнению исследователей, это противоречие можно разрешить, предположив следующий цикл жизни микробов. На первом этапе организм находится в капельке воды в облаке, где живет и размножается. По современным данным, капельки размером три микрона зависают на высоте облаков в течение шести месяцев, что более чем достаточно для многократного деления. Постепенно размер капелек растет, они падают вниз и «почувствовав» это микробы должны образовать аналог земных спор. Бактериальные споры, в отличие от спор растений, служат не размножению, а защите от экстремальных условий. Метаболизм останавливается, под клеточной мембраной вырастает плотная оболочка, которая удерживает необходимые вещества, и в таком виде организм способен существовать тысячелетиями, выдерживая нагрев, обезвоживание, и агрессивную среду.
Далее спора попадет в лежащую под облаками область нижней венерианской дымки, занимающей высоты с 47 до 33 километров. Состав этой субстанции неизвестен, но благодаря данным зондов «Пионер-Венера» мы знаем, что характерный размер ее частиц около половины микрона, а в верхнем слое может достигать двух микрон. Наименьшая известная спора земной бактерии имеет размер 0,25 микрон, что вполне достаточно для длительного существования в этом слое атмосферы. Поскольку среднее время осаждения частиц нижней венерианской дымки более ста лет, она может служить долговременным хранилищем жизни.
Seager et al. / Astrobiology, 2020
В этом хранилище споры могут ждать многие десятилетия, прежде чем очередной восходящий поток подхватит их и вознесет обратно во влажную облачную среду. Когда спору окутает влага, она активируется и приступит к размножению, замыкая цикл. Поскольку воздушные потоки хаотичны, гипотетические организмы должны будут размножаться с большой интенсивностью, чтобы скомпенсировать гибель тех, кто упадет в горячую зону, или наоборот залетит слишком высоко. Кроме того, венерианский метаболизм должен быть рассчитан на большие концентрации серной кислоты: в капельках, о которых идет речь, ее концентрация не менее 70 процентов.
В настоящий момент трудно смоделировать небесную венерианскую экосистему, поскольку у человечества мало данных об этой планете, если сравнивать с Марсом или, тем более, с Землей. Ситуацию может исправить планируемая миссия Венера-Д, которая, при удачном стечении обстоятельств, полетит в течение этого десятилетия. Прямо сейчас на орбите Венеры работает японский зонд «Акацуки», среди его недавних находок — стена из облаков кислоты.