Астрономія
Астрономія

Зафіксований фосфін на Венері може насправді виявитися діоксидом сірки

Дослідники Університету Вашингтона проаналізували відкриття фосфіну на Венері та виявили, що зафіксований сигнал походив з більш високих шарів атмосфери. Тут неможливе утворення такої кількості фосфіну. Натомість цей сигнал міг походити від діоксиду сірки, переконані автори статті, що готується до публікації у журналі Astrophysical Journal. Її препринт доступний на сайті arXiv.org.

Як відкрили фосфін на Венері?

Кожна хімічна сполука поглинає унікальні довжини хвиль електромагнітного спектра, тож вчені можуть аналізувати склад атмосфер планет у цей спосіб. У вересні 2020 року астрономи оголосили про фіксацію фосфіну (PH₃) на Венері за допомогою радіоспостережень. Сигнал зареєстрували на довжині хвилі 1,123 міліметрів та частоті 266,94 гігагерц. За оцінками команди, концентрація фосфіну сягає приблизно 20 частинок на мільярд, він знаходиться у хмарах на висоті від 56 до 63 кілометрів. Втім, після повторного аналізу даних одного з телескопів концентрацію визнали нижчою (10 частинок на мільярд). Цей газ має руйнуватися у сильно окислювальній атмосфері планети, тож його присутність, на думку авторів, вказує на невідомі геологічні, хімічні чи навіть біологічні процеси. Дійсно, фосфін розглядають як потенційний біомаркер у атмосферах планет земної групи, адже його пов'язують з гниттям органічної речовини, і на Землі його створюють мікроорганізми. Однак конкретний спосіб біологічного виробництва фосфіну залишається невизначеним і все ще активно обговорюється.

ESO / YouTube

Чому відкриття поставили під сумнів?

Лінії поглинання на частоті хвилі 266,94 гігагерц має як фосфін, так і діоксид сірки (SO₂). Він є третім основним атмосферним газом Венери після азоту та вуглекислого газу. Отже, ідентифікація лінії фосфіну сильно залежить від точної оцінки та виключення потенційно значного внеску діоксиду сірки у цей сигнал. Дослідники спробували це зробити, розшукуючи більш сильну лінію SO₂ неподалік, проте нічого не знайшли. Вони пояснили це низькою кількістю діоксиду сірки, передбачивши, що внесок цієї сполуки у зафіксований сигнал складає менше 10%. Саме тому команда зробила висновок про відкриття фосфіну.

Яку альтернативу пропонують дослідники?

Інша команда, спеціалісти Університету Вашингтона, вирішила перевірити результати колег. Зокрема, вони проаналізували, з якої області походить сигнал. Для цього вчені змоделювати, як впливають на міліметровий спектр довжини хвилі Венери різний вміст і вертикальний розподіл PH₃ та SO₂. Виявилося, що сигнал на цій довжині хвилі походить від мезосфери Венери, на висотах понад 80 кілометрів. Тут фосфін буде дуже швидко руйнуватися. Запропонована дослідниками концентрація цього газу потребувала би такого потоку PH₃ до мезосфери Венери, який в 100 разів перевищує рівень виробництва кисню на Землі за допомогою фотосинтезу.

JAXA/ISAS/DARTS/Damia Bouic

JAXA/ISAS/DARTS/Damia Bouic

Крім того, вчені вважають, що зафіксований їхніми колегами сигнал значною мірою спирається на відсутність сигналу від діоксиду сірки. Однак дані телескопа ALMA щодо SO₂ сильно занижені. Натомість концентрація діоксиду сірки становить від 30 частинок на мільярд на висоті 78 кілометрів до 400 частинок на мільярд на висоті 100 кілометрів. Таким чином, враховуючи походження сигналу із мезосфери, короткий час існування фосфіну та концентрацію діоксиду сірки, дослідники стверджують, що саме SO₂ більше відповідає зафіксованому сигналу. Щоб остаточно вирішити це питання, необхідні спостереження за мезосферою Венери.