Витая в облаках: как миллиардер Юрий Мильнер будет искать жизнь в атмосфере Венеры
Уже в ближайшие годы к Венере могут отправиться два аппарата для поисков жизни в ее облаках. Если они получат интересные результаты, за ними может последовать третий зонд, который впервые в истории доставит на Землю образцы венерианского вещества. Концепцию этих миссий представила научная группа, финансируемая российским миллиардером Юрием Мильнером.
Признаки жизни
Идея об обитаемости облаков Венеры не нова. Облачный слой второй от Солнца планеты — быть может, самое похожее на Землю место в Солнечной системе, если говорить только о температуре и давлении. Правда, местные «белокрылые лошадки» состоят из концентрированной серной кислоты, и ни один земной организм там бы не выжил. Но, может быть, венерианские микробы все-таки приспособились?
В пользу этой смелой гипотезы есть несколько свидетельств, правда, все они слабые и косвенные. Например, наночастицы неустановленной природы, парящие в атмосфере Венеры, по своим спектральным свойствам весьма похожи на некоторые земные бактерии.
Вялотекущая дискуссия об обитаемости венерианских облаков получила новый импульс 14 сентября 2020 года. В этот день в престижном журнале Nature Astronomy была опубликована статья, сообщавшая об обнаружении в облаках Венеры газа фосфина (PH3). Авторы не нашли правдоподобного ответа на вопрос, откуда это соединение могло взяться там в наблюдаемых количествах. Все рассмотренные процессы вместе взятые давали на порядки меньше фосфина, чем требовалось. Между тем на Земле этот газ выделяют некоторые микробы, живущие в бескислородных условиях. В связи с этим ученые высказали осторожные надежды.
Уже на следующий день российский миллиардер Юрий Мильнер пообещал профинансировать необходимые исследования, вплоть до создания и запуска космического зонда. Отметим, что фонд Breakthrough Initiatives, основанный меценатом, известен финансированием таких проектов, как поиск радиосигналов от инопланетян и создание аппарата для полета к альфе Центавра.
Тем временем в кругах специалистов разгорелась жаркая дискуссия. Некоторые скептики полагали, что никакого фосфина на Венере нет, а его «первооткрыватели» неправильно обработали данные наблюдений. Критикуемые исследователи перепроверяли расчеты и отвечали оппонентам. Другие ученые предлагали собственные модели абиогенного (то есть без участия живых организмов) синтеза фосфина. Третьи утверждали, что в геохимических условиях Венеры наличие этого газа неудивительно, знаем мы его конкретное происхождение или нет.
Пожалуй, единственное, с чем согласны все стороны, это что нам нужно больше узнать об атмосфере Венеры. В связи с этим идея «зондов Мильнера» выглядит осмысленной, даже если они и не обнаружат ничего похожего на жизнь.
Наука выживать
Прежде всего авторы концепции задались вопросом: каким образом какие-либо организмы могли бы выжить в концентрированной серной кислоте? Опираясь на лабораторные эксперименты, ученые предложили несколько механизмов.
Во-первых, микробы могут выделять аммиак, нейтрализующий кислоту и создающий вокруг них пузыри почти нейтральной среды. Во-вторых, экспериментаторы обнаружили некоторые липиды (органические вещества, родственные жирам), которые не только сохраняются в 70%-ной серной кислоте, но и самопроизвольно собираются в структуры, напоминающие клеточные органеллы. Они могли бы служить материалом для оболочки, защищающей организм от окружающей кислоты.
В общем, эксперты заключили, что кислота — это не приговор. А значит, жизнь в облаках Венеры искать можно и нужно. Но что именно искать? Во-первых, сложные органические вещества. Во-вторых, области пониженной кислотности. А идеально было бы доставить образцы на Землю и уже здесь изучить их всеми возможными способами, в том числе и рассмотрев в микроскоп в поисках бактерий.
Первая ласточка
Первым к Венере стартует аппарат Photon («Фотон»). Это будет небольшой зонд с полезной нагрузкой около килограмма. Он понесет на борту всего один научный прибор с труднопроизносимым названием аутофлуоресцентный нефелометр. Его задача — искать в облаках Венеры органическую взвесь, используя для этого лучи света. «Фотон» не сможет парить над поверхностью, он просто временно войдет в облачный слой в процессе спуска. В результате его исследования не продлятся и пяти минут. Но, как не преминули заметить авторы, это будет первый в истории поиск органики на Венере.
В публикации указан разработчик зонда (американская компания Rocket Lab) и даже срок запуска (май 2023-го). В космос его отправит малая ракета-носитель Electron производства все той же Rocket Lab. Впервые она стартовала в 2017 году, а к сегодняшнему дню доставила на орбиту уже несколько десятков микро- и наноспутников.
В свободном парении
Следующая миссия в списке запланирована на 2026 год и выглядит более представительно. Это аэростат диаметром 4 м и общей массой 60 кг. Примерно 10% ее придется на шесть бортовых научных приборов. Три из них будут различными способами измерять состав окружающей среды, а один — кислотность. Еще два прибора — это камера и комплект метеорологических датчиков.
Кроме того, аэростат выпустит в свободное падение четыре малых зонда. Выпуск зондов произойдет в разных точках над поверхностью и на разной высоте. Каждый из них понесет на борту комплект научных приборов общей массой 1,6 кг, измеряющих примерно те же параметры, что и аппаратура аэростата.
Паря над планетой благодаря заключенному в шаре гелию и получая энергию от солнечных батарей, основной аппарат может проработать достаточно долго. Если, конечно, позволит венерианская погода, о которой мы все еще знаем очень мало.
Заметим, что в далеком 1985 году над Венерой уже парили аэростаты советских миссий «Вега-1» и «Вега-2», проработавшие около двух суток. Обсуждается и вопрос о включении «воздушного шара» в состав будущей российской миссии «Венера-Д».
Глоток чужого воздуха
В зависимости от результатов первых двух миссий будет решаться вопрос о целесообразности третьей, самой амбициозной. Она предполагает доставку на Землю литра венерианского «воздуха» и нескольких десятков граммов взвешенных в атмосфере частиц.
Миссия будет проходить в несколько этапов. Сначала зонд выйдет на орбиту Венеры. Потом от него отделится спускаемый аппарат, а сам зонд останется на орбите. В облачном слое развернется аэростат с бортовым роботом, который соберет образцы. Когда они будут собраны, с парящей в облаках платформы стартует ракета и выведет контейнер с образцами на орбиту Венеры. Там его подхватит орбитальный зонд и погрузит в возвращаемый аппарат. Затем последний отстыкуется от орбитального зонда и возьмет курс на Землю.
Американское и европейское космические агентства собираются использовать похожую схему для доставки грунта с Марса, которая планируется на начало 2030-х годов. В 2020 году Китай обкатал ее с лунными образцами. Но в обоих случаях речь идет о старте с поверхности.
Стартовать с поверхности Венеры невозможно. Сила тяжести там немногим уступает земной, так что для пуска понадобится огромная ракета-носитель, топливо и космодром, с чем на соседней планете пока плоховато. А вот старт с аэростата на высоте около 50 км выглядит более реальным: значительная часть гравитационного колодца уже и так будет внизу. С другой стороны, еще никто не взлетал в космос с аэростатов, и разработчикам наверняка придется поломать голову над этой задачей.
Цена поездки
Если, конечно, такая задача вообще возникнет. Решение о финансировании проекта еще не принято, и даже примерная цена вопроса в публикации не озвучена. Не приводя цифр, авторы называют стоимость миссий «относительно невысокой». С этой оценкой легко согласиться, имея в виду миниатюрный «Фотон», сложнее, говоря об аэростате, и совсем трудно, когда речь заходит о доставке образцов инопланетного вещества. Между тем типичная стоимость межпланетных зондов измеряется сотнями миллионов и даже миллиардами долларов. К примеру, бюджет миссии Mars 2020 составил $2,7 млрд, что сопоставимо со всем капиталом Мильнера (бизнесмен находится на 31-м месте рейтинга Forbes самых богатых миллиардеров 2021 года с состоянием в $4,8 млрд). Так что самые смелые из представленных замыслов, вероятно, потребуют участия государственных космических агентств.
У последних, кстати, обширные планы на Венеру. Помимо упомянутого выше проекта «Венера-Д», на конец 2020-х-начало 2030-х годов намечены миссии NASA под названием VERITAS и DAVINCI+, а также европейская миссия EnVision. Так что, похоже, мы вступаем в новую эпоху исследования «планеты любви», на которой достаточно загадок и без бактерий.