Даже в нашем космическом дворе, Солнечной системе, многие вопросы остаются открытыми. На Венере есть образования, похожие на вулканы, но неизвестно, активны ли они. Поверхность Марса свидетельствует о том, что когда-то здесь был огромный океан, но как он исчез, остается неясным. С другой стороны, недавние обнаружения химических соединений, которые могут указывать на присутствие биологической активности на Марсе и Венере, так называемые биосигнатуры, не дают покоя поискам жизни за пределами Земли. Ответы могут быть найдены в анализе света, который доходит до нас от этих планет, через «отпечатки пальцев», которые молекулы оставляют в спектре этого света.
В исследовании, опубликованном в журнале Atmosphere, ученые из Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (факультет наук Лиссабонского университета, Португалия) сравнили моделирование, полученное с помощью Planetary Spectrum Generator (PSG), симулятора спектра планет, с наблюдениями инфракрасного света от планет Венера, Марс и Юпитер.
Используя PSG, разработанный НАСА, команда смогла объяснить результаты некоторых наблюдений и сделать вывод, что этот симулятор является эффективным инструментом для изучения обилия химических соединений, присутствующих в небольших количествах в атмосферах планет.
Одно из анализируемых химических соединений, метан, может возникать как в результате биологической активности, так и геологических процессов. Именно поэтому его неуловимое присутствие на Марсе, с обнаружением космическим аппаратом Mars Express и отсутствием обнаружения космическим аппаратом ExoMars TGO, остается загадкой.
«Изменяя параметры наших симуляций, мы смогли объяснить это обнаружение и необнаружение метана на Марсе и понять условия и места, в которых они могут происходить. Это важный шаг к прояснению связи метана на Марсе с возможным существованием жизни», — объясняет Педро Мачадо (IA & Ciências ULisboa), соавтор данного исследования.
Другим неизвестным на красной планете, также представляющим большой интерес для научной области поиска жизни вне Земли, астробиологии, является судьба большей части ее воды. Данные свидетельствуют о том, что когда-то она текла на планете в изобилии, и что большая часть северного полушария когда-то была огромным океаном. Сегодня Марс представляет собой ледяную пустыню.
«Знание соотношения между двумя вариантами водорода, изотопом дейтерия и простым водородом, помогает нам понять временную эволюцию воды на Марсе. Дейтерий — тяжелый атом водорода, его ядро содержит на один нейтрон больше, поэтому вода, H2O, состоящая из атома дейтерия и атома водорода, HDO, тяжелее и будет улетучиваться в космос с большим трудом. Сравнение этого соотношения на глобальном и локальном уровне на Марсе, возможное благодаря данному исследованию, дает нам ценную информацию о судьбе марсианской воды», — объясняет Жуан Диаш (IA & Ciências ULisboa), ведущий автор исследования.
Также в этом исследовании было отмечено, что фосфин может спонтанно образовываться в условиях высокого давления и температуры в присутствии фосфора и водорода — двух химических элементов, входящих в его состав. «Именно это происходит на Юпитере, где фосфин является одним из тех, кто отвечает за разноцветные полосы в атмосфере этого газового гиганта», — объясняет Педро Мачадо, — «но на каменистой планете, такой как Земля, где не существует таких экстремальных условий, его присутствие связано с биологической активностью».
Поэтому, когда в 2020 году исследование выявило фосфин в облаках Венеры, научное сообщество обратило свое внимание на эту планету. «Дальнейшие исследования, проведенные в других условиях, показали, что фосфин может вообще отсутствовать или присутствовать в гораздо меньших количествах, чем было выявлено изначально, что мы также смогли воспроизвести», — добавляет Педро Мачадо.
Еще на Венере «диоксид серы очень важен для нас, чтобы знать, есть ли там вулканическая активность. Точно определив содержание этого соединения на разных высотах, что, как мы показали, возможно с помощью PSG, мы сможем сделать вывод о его происхождении», — добавляет Жуан Диаш.
«Эта работа имеет большое значение для разрабатываемых космических миссий, таких как EnVision, Ariel и Mars Express Европейского космического агентства (ESA), в которых участвует IA, поскольку она позволяет определить ожидаемые значения для этих химических компонентов и оптимизировать приборы, разрабатываемые для этих миссий, для обнаружения в диапазоне ожидаемых значений», — говорит Педро Мачадо, который является одним из исследователей этих миссий.
«В частности, такие миссии, как Ariel, которая будет изучать атмосферы планет, вращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца, экзопланет, получают большую пользу от такого рода исследований Солнечной системы, которые могут служить моделью того, что мы надеемся иметь возможность наблюдать за пределами Солнечной системы», — добавляет Жуан Диаш.
«Эта демонстрация эффективности PSG очень важна для научного сообщества, и ИА находится на переднем крае этих исследований, включая в свою команду по планетарным системам специалистов по изучению атмосфер планет в Солнечной системе».
Иллюстрация к статье:
Обсуждение