planetaire wetenschap

denken onderzoekers nog steeds dat fosfine – een veronderstelde signatuur van leven – aanwezig is in de wolken van Venus? Kan zo ‘ n barre omgeving leven Herbergen? En kunnen microben voor onbepaalde tijd in de wolken blijven hangen?

dit waren de vragen die deze week werden besproken tijdens de Herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union (AGU) in 2020.Het verhaal begon in September toen een team onder leiding van Janes Greaves van Cardiff University, UK, aankondigde dat het de spectrale vingerafdruk van fosfine had waargenomen in de wolken van Venus. Greaves ‘ groep zag het signaal in data van de James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) in Hawaii en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) in Chili.

we weten dat op aardse planeten zoals Venus en de aarde, de enige bekende processen om fosfine te genereren verbonden zijn met metabolisme door anaeroob microbieel leven. Betekent dat dat er leven is op Venus? Niet noodzakelijk. In de oorspronkelijke Nature Astronomy paper, Greaves’ team maakte duidelijk dat de fosfine kan afkomstig zijn van onbekende fotochemie of andere processen.

maar de implicaties leidden nog steeds tot sterke reacties in de astronomische gemeenschap.

eerst bekritiseerde het organiserend comité van de International Astronomical Union (IAU) Commission F3 on Astrobiology Greaves ‘ team voor het aanwakkeren van de media hype – een uitspraak die snel werd ingetrokken door de IAU executive. Een groep onder leiding van Geronimo Villanueva van NASA’ s Goddard Space Flight Center argumenteerde dat het spectrale signaal wordt gegenereerd door zwaveldioxide in de atmosfeer van Venus – hoewel hun suggestie dat Greaves’ herdruk zou moeten worden ingetrokken ook werd ingetrokken.

‘Fake lines’?

andere onderzoekers – waaronder een groep onder leiding van Ignas Snellen van de Universiteit Leiden-vroegen zich ook af hoe Greaves en collega ‘ s hun gegevens kalibreerden. In het oorspronkelijke onderzoek werd een absorptielijn op 1 vastgesteld.1 mm, geassocieerd met fosfine absorberende straling van warmere wolken dieper in de atmosfeer van Venus. Maar die lijn verschijnt tegen een complexe achtergrond van thermische emissie en Snellen ‘ s groep zei dat de manier waarop het werd verwijderd (montage van de gegevens met een 12e-orde polynoom) Artefacten kan hebben geïntroduceerd.Het was tegen deze achtergrond van onzekerheid dat Greaves en Villanueva zich bij elkaar schaarden tijdens AGU Fall op 11 December. Sessie co-voorzitter Sushil Atreya van de Universiteit van Michigan opende door iedereen eraan te herinneren dat “we onze collega’ s met respect moeten behandelen” en, in de gelukkig hoffelijke discussie die volgde, Greaves gewezen op een nieuwe paper haar groep had uitgebracht op 10 December, het aanpakken van vragen over de spectrale basislijnen.

we zijn niet op zoek naar bevestiging bias hier, we kijken naar solide resultaten

Jane Greaves

het concludeert dat er een kans van minder dan 1% dat “nep lijnen” (hun woorden) was verschenen in de oorspronkelijke analyse. “We zijn niet op zoek naar bevestiging bias hier, we zijn op zoek naar solide resultaten,” zei Greaves, die erop wees dat veel van de analyses werden gedaan door mensen die geen verband houden met de wetenschap project.Villanueva bleef echter bij zijn standpunt dat het signaal kan worden verklaard door zwaveldioxide. In zijn preprint had Villanueva betoogd dat het deel van de atmosfeer van Venus in kwestie tot 100 ppbv zou kunnen bevatten. Bij AGU Fall, zei hij dat als zelfs de helft van die siliciumdioxide overvloed zou een bovengrens aan de fosfine detectie van 3 sigma – niet hoog genoeg om kans uit te sluiten.

onderzoekers hebben ook teruggeblikt op gegevens van NASA ‘ s Pioneer Venus missie uit 1978. Rakesh Mogul van California State Polytechnic University-Pomona heeft massaspectrometrie gegevens verzameld door een missie sonde gedropt door de Venusiaanse atmosfeer geanalyseerd. Mogul zei dat hij tot nu toe geen sluitend signaal voor fosfine heeft gevonden, maar hij heeft veel andere “edelstenen in de gegevens” met implicaties voor de bewoonbaarheid gevonden. Dat omvat alle verbindingen in de stikstofcyclus en chemische stoffen geassocieerd met anoxygene fotosynthese.

leven aan de top

in een afzonderlijke AGU-sessie hebben onderzoekers de haalbaarheid van leven in de wolken van Venus onderzocht.David Smith van NASA ‘ s Ames Research Center sprak over recente aerobiologie op aarde. Hij zei dat micro-organismen zijn ontdekt tot een hoogte van 12.000 m met behulp van wetenschappelijke vliegtuigen en ballonnen. “Wij mensen zijn echt bodembewoners onder een oceaan van atmosfeer boven de hoofden en we weten echt niet waar de aarde biosfeer grens stopt op extreme hoogtes,” zei hij.

Smith wees er echter wel op dat al het leven in de atmosfeer van de aarde van het oppervlak is weggevaagd en uiteindelijk terugkeert naar het oppervlak onder zwaartekracht. Bovendien, als je omhoog gaat door de stratosfeer, zijn de enige dingen die kunnen overleven uitdroging en hoge stralingsdoses inactieve eencellige micro-organismen, zoals endosporen met taaie coatings.

omstandigheden op Venus zijn een ander niveau van extreme. De dichte atmosfeer van de planeet bestaat bijna volledig uit kooldioxide, doorspekt met wolken zwavelzuur. Terwijl het oppervlak van Venus zwelt bij een gemiddelde temperatuur van 460 °C, en wordt verpletterd onder een atmosferische druk van 93 bar. Het mechanisme waardoor het leven in de wolken kon blijven bestaan is verre van duidelijk.

overleven in een vloeibare druppel

Eén mogelijkheid werd geschetst door astrofysicus Sara Seagar van het Massachusetts Institute of Technology. Ze beschreef een hypothetische levenscyclus waar metabolisch actieve microben overleven in vloeibare druppels in de atmosfeer van Venus. Wanneer ze uiteindelijk bezwijken aan de zwaartekracht, vallen de uitgedroogde sporen in een nevellaag eronder voordat ze terugkeren naar de druppelzone dankzij verticale vermenging veroorzaakt door zwaartekrachtgolven.Een bredere, filosofische kijk op de bewoonbaarheid van Venus werd aangeboden door Noam Izenberg, een planetenwetenschapper aan de John Hopkins University. Hij heeft mede-ontwikkeld een “Venus life equation” – losjes gebaseerd op de beroemde Drake vergelijking – die drie belangrijke factoren overweegt: hoe het leven zou kunnen zijn ontstaan op Venus; of het robuust genoeg was om te overleven; en of er continuïteit had kunnen zijn tot op de dag van vandaag.

zou er echt leven zijn in de wolken van Venus?Uit recente studies blijkt inderdaad dat Waterzeeën op Venus voor een groot deel van zijn vroege geschiedenis hebben bestaan. Izenberg zegt dat het niet ondenkbaar is dat het leven op Venus van de aarde werd gezaaid na een grote inslag. “Iets dat een gebeurtenis op het niveau van uitsterving op aarde zou kunnen zijn geweest, zou ook een zaaiende gebeurtenis voor andere plaatsen in het zonnestelsel kunnen zijn geweest,” zei hij.

misschien zelfs op de interplanetaire schaal “life, uh, finds a way”.