Falschfarbenbild der Venus im Ultraviolett, aufgenommen von Atatsuki. (PLANET-C-Projektteam) Venus , der Abendstern, mag an unserem Nachthimmel hübsch leuchten, aber aus der Nähe ist er ungefähr so unwirtlich wie ein felsiger Planet nur sein kann, mit schwefelsäurehaltigem Regen, einer erstickenden CO2-Atmosphäre und einem Oberflächendruck, der bis zu 100-mal höher ist als der der Erde.
Basierend auf unserem Verständnis des Lebens auf der Erde wäre die Venus einer der letzten Orte im Sonnensystem, an denen man nach Lebewesen suchen würde. Aber ein internationales Wissenschaftlerteam hat gerade eine Entdeckung gemacht, bei der es sich möglicherweise um eine Biosignatur handeln könnte.
Umgekehrt könnte es das Zeichen eines abiotischen chemischen Prozesses sein, von dem wir noch nichts wissen. Oder es könnte ein kaum verstandener geologischer Prozess auf der Venus stattfinden. In jedem Fall ist diese Entdeckung der Vorbote einer unglaublichen Lernerfahrung.
Hoch oben in diesen dichten Wolken, wo die Bedingungen gemäßigter und weniger erdrückend (wenn nicht sogar weniger giftig) sind als an der Oberfläche, haben Forscher Spuren von Phosphingas entdeckt, einer Verbindung, die hier auf der Erde sowohl durch biotische als auch abiotische Prozesse entsteht.
Den Forschern zufolge ist es unwahrscheinlich, dass die bekannten abiotischen Prozesse die in den Wolkendecken der Venus gefundenen Mengen an Phosphin – etwa 20 Teile pro Milliarde (ppb) – erzeugt haben.
Das Team entdeckte die einzigartige spektrale Signatur von Phosphin mit zwei verschiedenen Instrumenten zu unterschiedlichen Zeiten – dem James Clerk Maxwell Telescope im Jahr 2017 und dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array im Jahr 2019.
„Ich war ehrlich gesagt fassungslos“, sagte die Hauptautorin der Studie und Astrobiologin Jane Greaves von der Universität Cardiff gegenüber Energyeffic.
„[Diese Fülle] legt nahe, dass Organismen – wenn sie so funktionieren wie auf der Erde – eine ausreichende Quelle sein könnten.“ Sie könnten bei der Produktion von Phosphin nur 10 Prozent der Spitzeneffizienz erreichen, die wir bei Organismen auf der Erde sehen, und sie würden die Fülle produzieren, die wir auf der Venus sehen.“
Was die Entdeckung noch faszinierender machte, waren die sauren Venuswolken, die Phosphin wahrscheinlich sehr schnell zerstören würden. Zwei Entdeckungen im Abstand von fast zwei Jahren deuten darauf hin, dass das, was die Verbindung produziert, noch andauert.
Der nächste Schritt der Forschung bestand darin, alle anderen bekannten Prozesse, die Phosphin produzieren können, eingehend zu untersuchen.
An Saturn und Jupiter , Phosphin – gebildet aus einem Phosphor- und drei Wasserstoffatomen – wurde in beträchtlichen Mengen nachgewiesen; Es entsteht im heißen, unter hohem Druck stehenden Inneren der Gasriesen und wird durch Konvektion an die Oberfläche geschleudert.
Aber trotz all der Oberflächenwärme und des Drucks wird davon ausgegangen, dass die Venus nicht in der Lage ist, mit den Bedingungen der Phosphinbildung, wie sie bei den lokalen Gasriesen herrschen, mithalten zu können.
Andere Prozesse, wie z Blitz Der Aufprall auf einen phosphorhaltigen Ort oder auf phosphorhaltige Mikrometeoriten könnte atmosphärisches Phosphin produzieren, aber das Team schloss auch diese Mechanismen aus – sie sind auf der Venus einfach nicht weit genug verbreitet, um 20 ppb Phosphin zu produzieren.
Auf der Erde wurde Phosphin in anaeroben (sauerstoffarmen) Ökosystemen im Überfluss gefunden. Man findet es in Sümpfen und Schlämmen, wo anaerobe Mikroben gedeihen. Es kommt im Darm und, nun ja, in Fürzen vor. Irgendwie, Anaerobe Mikroorganismen produzieren Phosphin . Und die Wolken der Venus sind anaerob.
Erst letzten Monat hat ein Team von Wissenschaftlern – von denen einige an dieser neuen Entdeckung beteiligt waren – Die Möglichkeit einer permanenten schwimmenden Mikrobengemeinschaft wurde erforscht und für plausibel befunden Sie leben in den Wolken der Venus, genau in der gemäßigten Zone, in der Greaves und ihr Team Phosphin fanden. Die Entdeckung ist also sicherlich eine verlockende Aussicht.
Aber die Anwesenheit von Leben ist bei weitem nicht die einzig mögliche Erklärung. Ein Prozess, bei dem hier auf der Erde Phosphin entsteht, ist die vulkanische Aktivität. Und obwohl das Team dies ausschloss, stellte es fest, dass die vulkanische Aktivität unzureichend sei, und zitierte es eine Arbeit aus dem Jahr 2015 , Untersuchungen von Anfang dieses Jahres deuten darauf hin, dass es sich möglicherweise um Venus handelt vulkanisch aktiver als vorher gedacht .
„Auf der Erde gibt es Phosphingas, das aus vulkanischen Quellen stammt“, sagt der Planetenforscher Helen Maynard-Casely von der australischen Organisation für Nuklearwissenschaft und -technologie sagte gegenüber Energyeffic. Maynard-Casely war an der Forschung nicht beteiligt.
„Dies wird in dieser Arbeit ausgeschlossen, da sie der Meinung sind, dass die beobachteten Phosphinmengen nicht durch Vulkane allein aufrechterhalten werden können.“ Ich finde das ein wenig überraschend, da es auf der Venus zahlreiche Beweise für vulkanische Aktivität gibt, viel mehr als auf der Erde, und wir außerdem viel weniger Ahnung davon haben, woraus die Venusoberfläche besteht.“
Greaves‘ Team weist außerdem sorgfältig darauf hin, dass es möglicherweise einen unbekannten chemischen Prozess gibt, der die Phosphinsynthese auf der Venus vorantreibt. Angesichts der Herausforderungen, den Planeten aus nächster Nähe zu untersuchen, hat Venus dies getan mehr als einen Lander gebraten , von denen keiner länger als ein paar Stunden überlebt hat – wir verstehen seine Oberfläche überhaupt nicht gut, daher ist eine unbekannte Chemie oder Geologie eine starke Möglichkeit.
„Es könnte auf ein ganzes Reaktionsnetzwerk hinweisen, das wir zuvor noch nicht entdeckt hatten, oder auf eine Fülle beispielsweise von phosphorhaltigen Mineralien, die sich stark von der Erde unterscheidet“, sagte Greaves gegenüber Energyeffic.
Was auch immer die Phosphinsignatur in der Atmosphäre der Venus erzeugt, die Suche nach der Antwort wird uns etwas Neues lehren – sei es etwas über Chemie, Phosphor und die Prozesse, die Phosphin erzeugen … oder ob es etwas über die Beharrlichkeit des Lebens selbst ist.
„Ein Großteil der Suche nach Biologie, die anderswo als auf unserer Erde vorkommt, dreht sich darum, einen Ort zu finden, an dem die Biologie, wie wir sie auf der Erde kennen, überleben kann.“ Dies ist der Grund, warum Jupiter „Die Monde Europa und Ganymed gelten als potenzielle Orte für biologische Aktivität, da angenommen wird, dass sie beide Ozeane unter ihren Eisoberflächen haben, die reich an Mineralien sind und vor dem zähen Weltraumwetter geschützt sind, ähnlich wie unsere eigenen Ozeane“, so Maynard -Sagte Casely.
„Wenn wir Beweise dafür finden, dass Biologie an einem Ort stattfindet, an dem nichts auf der Erde überleben kann, dann öffnet das tatsächlich die Tür, dass eine Vielzahl biologischer Aktivitäten stattfinden könnten, vielleicht im gesamten Sonnensystem.“
Die nächsten Schritte zur Lösung dieses Rätsels sind jedoch möglicherweise leichter gesagt als getan. Mit leistungsstarken Teleskopen können wir mehr Beobachtungen machen. Aber wir brauchen möglicherweise genauere Beobachtungen, entweder von einer umlaufenden Sonde, von der es derzeit nur eine gibt, JAXAs Akatsuki , ist einsatzbereit oder – viel anspruchsvoller – ein Lander.
Es gibt einige vorgeschlagene Missionen zur Venus in der Pipeline, aber zwischen Vorschlag und Ausführung vergeht oft viel Zeit.
In der Zwischenzeit könnten Modellierung und Experimente beginnen, die Möglichkeiten einzugrenzen.
„Es ist sehr schwer, etwas Negatives zu beweisen.“ „Jetzt werden Astronomen über alle Möglichkeiten nachdenken, Phosphin ohne Leben zu rechtfertigen, und das begrüße ich.“ sagte die Molekularastrophysikerin Clara Sousa-Silva des MIT.
„Bitte tun Sie es, denn wir sind am Ende unserer Möglichkeiten, abiotische Prozesse zu zeigen, die Phosphin herstellen können.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie .