Nauka planetarna

czy naukowcy nadal uważają, że fosfina-rzekoma sygnatura życia-jest obecna w obłokach Wenus? Czy w tak surowym środowisku można żyć? A czy mikroby mogą przebywać w chmurach w nieskończoność?

to były pytania omawiane w tym tygodniu na jesiennym spotkaniu Amerykańskiej Unii geofizycznej (Agu) w 2020 roku.

historia rozpoczęła się we wrześniu, kiedy zespół pod przewodnictwem Janesa Greavesa z Uniwersytetu w Cardiff w Wielkiej Brytanii ogłosił, że zaobserwował spektralny odcisk palca fosfiny w obłokach Wenus. Grupa greavesa widziała sygnał w danych z teleskopu Jamesa Clerka Maxwella (Jcmt) na Hawajach i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile.

wiemy, że na planetach ziemskich, takich jak Wenus i ziemia, jedyne znane procesy generowania fosfiny są związane z metabolizmem przez beztlenowe życie drobnoustrojów. Czy to znaczy, że na Wenus jest życie? Niekoniecznie. W oryginalnej pracy Nature Astronomy zespół Greavesa wyjaśnił, że fosfina może pochodzić z nieznanej fotochemii lub innych procesów.

ale implikacje nadal wywołały silne reakcje w społeczności Astronomicznej.

wśród astronomów pojawiają się kontrowersje dotyczące tego, czy fosfina rzeczywiście została odkryta na Wenus

po pierwsze, Komitet Organizacyjny Międzynarodowej Unii Astronomicznej (IAU) Komisja F3 ds. astrobiologii skrytykowała zespół Greavesa za podsycanie szumu medialnego – oświadczenie, które zostało szybko wycofane przez kierownictwo IAU. Następnie grupa kierowana przez Geronimo Villanueva z Goddard Space Flight Center NASA argumentowała, że sygnał widmowy jest generowany przez dwutlenek siarki w atmosferze Wenus – choć wycofano również ich sugestię, że przedruk Greavesa powinien zostać wycofany.

‘fałszywe linie’?

inni badacze-w tym grupa kierowana przez Ignasa Snellena z Uniwersytetu w Lejdzie – również zakwestionowali sposób, w jaki Greaves i współpracownicy kalibrowali swoje dane. W pierwotnym badaniu zidentyfikowano linię absorpcyjną w 1.1 mm, związane z absorbowaniem promieniowania z cieplejszych chmur głębiej w atmosferze Wenus. Ale ta linia pojawia się na złożonym tle emisji termicznej i grupa Snellena stwierdziła, że sposób jej usunięcia (dopasowanie danych do wielomianu dwunastego rzędu) mógł wprowadzić artefakty.

To właśnie na tym tle niepewności Greaves i Villanueva dołączyli do innych w AGU Fall 11 grudnia. Współprzewodnicząca sesji Sushil Atreya z University of Michigan przypomniała wszystkim, że “powinniśmy traktować naszych kolegów z szacunkiem”, a następnie, na szczęście, uprzejmie, Greaves podkreśliła nowy artykuł, który jej grupa wydała w grudniu 10, odnosząc się do pytań dotyczących spektralnych linii bazowych.

nie patrzymy tutaj na błąd potwierdzenia, patrzymy na solidne wyniki

Jane Greaves

wnioskuje, że istnieje prawdopodobieństwo mniejsze niż 1%, że “fałszywe linie” (ich słowa) pojawiły się w pierwotnej analizie. “Nie patrzymy tutaj na stronniczość potwierdzenia, patrzymy na solidne wyniki”, powiedział Greaves, który wskazał, że większość analiz została wykonana przez ludzi niezwiązanych z projektem naukowym.

Villanueva jednak podtrzymał swój pogląd, że sygnał można wyjaśnić dwutlenkiem siarki. W swoim preprincie Villanueva argumentował, że dana część atmosfery Wenus może zawierać do 100 ppbv. Na jesieni AGU powiedział, że jeśli nawet połowa tej obfitości dwutlenku krzemu wprowadzi górną granicę wykrywalności fosfiny 3 sigma-nie na tyle wysoką, aby wykluczyć przypadek.

badacze przeglądali również dane z misji NASA Pioneer Venus z 1978 roku. Rakesh potentat z California State Polytechnic University-Pomona przeanalizował dane ze spektrometrii mas zebrane przez sondę misji zrzuconą przez atmosferę Wenus. Potentat powiedział, że do tej pory nie znalazł rozstrzygającego sygnału dla fosfiny, ale znalazł wiele innych “klejnotów w danych” z implikacjami dla mieszkalności. Obejmuje to wszystkie związki w cyklu azotowym i chemikalia związane z fotosyntezą bezoksygenową.

życie na szczycie

w oddzielnej sesji AGU naukowcy rozważali możliwość istnienia życia w chmurach Wenus.

David Smith z NASA Ames Research Center mówił o niedawnej aerobiologii na Ziemi. Powiedział, że mikroorganizmy zostały odkryte do wysokości 12 000 m przy użyciu samolotów naukowych i balonów. “My ludzie naprawdę jesteśmy mieszkańcami dna pod oceanem atmosfery nad głowami i naprawdę nie wiemy, gdzie granica Biosfery Ziemi zatrzymuje się na ekstremalnych wysokościach” – powiedział.

Smith zauważył jednak, że całe życie w ziemskiej atmosferze zostało zmiecione z powierzchni i ostatecznie powraca na powierzchnię pod wpływem grawitacji. Co więcej, gdy poruszasz się w górę Przez stratosferę, jedynymi rzeczami, które mogą przetrwać wysuszenie i Wysokie dawki promieniowania, są nieaktywne jednokomórkowe mikroorganizmy, takie jak endospory z twardymi powłokami.

warunki na Wenus to kolejny poziom skrajności. Gęsta atmosfera planety składa się prawie w całości z dwutlenku węgla, splecionego chmurami kwasu siarkowego. Podczas gdy powierzchnia Wenus pęcznieje w średniej temperaturze 460 °C i jest kruszona pod ciśnieniem atmosferycznym 93 bar. Mechanizm, dzięki któremu życie może utrzymywać się w Warunkach chmur, jest daleki od jasności.

przetrwanie w kropli cieczy

jedną z możliwości przedstawiła astrofizyczka Sara Seagar z Massachusetts Institute of Technology. Opisała hipotetyczny cykl życia, w którym metabolicznie aktywne drobnoustroje przeżywają w kropelkach cieczy w atmosferze Wenus. Kiedy w końcu ulegną grawitacji, wysuszone zarodniki opadają do zamglonej warstwy poniżej, a następnie wracają do strefy kropel dzięki pionowemu mieszaniu indukowanemu przez fale grawitacyjne.

szerszy, filozoficzny pogląd na istnienie Wenus zaproponował Noam Izenberg, planetolog z John Hopkins University. Współtworzył “równanie życia Wenus” – luźno oparte na słynnym równaniu Drake ‘ a – które uwzględnia trzy kluczowe czynniki: jak życie mogło powstać na Wenus; czy było wystarczająco wytrzymałe, aby przetrwać; i czy mogła istnieć ciągłość do dnia dzisiejszego.

czy naprawdę może istnieć życie w chmurach Wenus?

rzeczywiście, ostatnie badania wskazują, że oceany wodne mogły istnieć na Wenus przez znaczną część jej wczesnej historii. Izenberg twierdzi, że nie można sobie wyobrazić, że życie na Wenus zostało wyparte z ziemi po dużym uderzeniu. “Coś, co mogło być wydarzeniem na poziomie wyginięcia na Ziemi, mogło być również wydarzeniem zasiewania dla innych miejsc w Układzie Słonecznym” – powiedział.

może nawet w skali międzyplanetarnej “życie znajdzie drogę”.