Planetary Science

Glauben Forscher immer noch, dass Phosphin – eine vermeintliche Signatur des Lebens – in den Wolken der Venus vorhanden ist? Könnte solch eine raue Umgebung Leben beherbergen? Und könnten Mikroben sowieso auf unbestimmte Zeit in Wolken hängen?

Diese Fragen wurden diese Woche auf dem Herbsttreffen 2020 der American Geophysical Union (AGU) diskutiert.

Die Geschichte begann im September, als ein Team unter der Leitung von Janes Greaves von der Cardiff University, Großbritannien, bekannt gab, dass es den spektralen Fingerabdruck von Phosphin in den Wolken der Venus beobachtet hatte. Greaves ‘Gruppe sah das Signal in Daten des James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) in Hawaii und des Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) in Chile.

Wir wissen, dass auf terrestrischen Planeten wie Venus und Erde die einzigen bekannten Prozesse zur Erzeugung von Phosphin mit dem Stoffwechsel durch anaerobes mikrobielles Leben verbunden sind. Bedeutet das, dass es Leben auf der Venus gibt? Nicht unbedingt. In der ursprünglichen Nature Astronomy-Arbeit machte das Team von Greaves deutlich, dass das Phosphin aus unbekannter Photochemie oder anderen Prozessen stammen könnte.

Aber die Implikationen lösten immer noch starke Reaktionen in der Astronomie-Community aus.

Kontroverse bricht unter Astronomen darüber aus, ob Phosphin wirklich auf der Venus entdeckt wurde

Zunächst kritisierte das Organisationskomitee der F3–Kommission der Internationalen Astronomischen Union (IAU) für Astrobiologie Greaves ‘Team dafür, den Medienrummel geschürt zu haben – eine Aussage, die von der IAU-Exekutive schnell zurückgezogen wurde. Dann argumentierte eine Gruppe unter der Leitung von Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center der NASA, dass das spektrale Signal durch Schwefeldioxid in der Atmosphäre der Venus erzeugt wird – obwohl ihr Vorschlag, dass der Nachdruck von Greaves zurückgezogen werden sollte, ebenfalls zurückgezogen wurde.

‘Falsche Linien’?

Andere Forscher – darunter eine Gruppe unter der Leitung von Ignas Snellen von der Universität Leiden – stellten ebenfalls die Art und Weise in Frage, wie Greaves und Kollegen ihre Daten kalibrierten. Die ursprüngliche Studie hatte eine Absorptionslinie bei identifiziert 1.1 mm, verbunden mit Phosphin, das Strahlung von wärmeren Wolken absorbiert, die tiefer in der Venusatmosphäre liegen. Aber diese Linie erscheint vor einem komplexen Hintergrund der thermischen Emission und Snellens Gruppe sagte, dass die Art und Weise, wie sie entfernt wurde (Anpassung der Daten mit einem Polynom 12. Ordnung), Artefakte eingeführt haben könnte.

Vor diesem Hintergrund der Unsicherheit schlossen sich Greaves und Villanueva am 11. Die Co-Vorsitzende der Sitzung, Sushil Atreya von der University of Michigan, erinnerte alle daran, dass “wir unsere Kollegen mit Respekt behandeln sollten”, und in der anschließenden sehr höflichen Diskussion hob Greaves ein neues Papier hervor, das ihre Gruppe am 10.

Wir betrachten hier keinen Bestätigungsfehler, sondern solide Ergebnisse

Jane Greaves

Es kommt zu dem Schluss, dass eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 1% besteht, dass “falsche Linien” (ihre Worte) in der ursprünglichen Analyse aufgetaucht sind. “Wir betrachten hier keine Bestätigungsverzerrung, sondern solide Ergebnisse”, sagte Greaves, der darauf hinwies, dass ein Großteil der Analysen von Personen durchgeführt wurde, die nicht mit dem Wissenschaftsprojekt in Verbindung standen.

Villanueva blieb jedoch bei seiner Ansicht, dass das Signal durch Schwefeldioxid erklärt werden kann. In seinem Preprint hatte Villanueva argumentiert, dass der fragliche Teil der Venusatmosphäre machbar bis zu 100 ppbv enthalten könnte. Bei AGU Fall sagte er, dass, wenn auch nur die Hälfte dieser Siliziumdioxid-Häufigkeit eine Obergrenze für den Phosphin-Nachweis von 3 Sigma setzen würde – nicht hoch genug, um den Zufall auszuschließen.

Forscher haben auch auf Daten der NASA-Mission Pioneer Venus von 1978 zurückgeblickt. Rakesh Mogul von der California State Polytechnic University-Pomona hat Massenspektrometriedaten analysiert, die von einer Missionssonde gesammelt wurden, die durch die Venusatmosphäre gefallen ist. Mogul sagte, er habe bisher kein schlüssiges Signal für Phosphin gefunden, aber er habe viele andere “Edelsteine in den Daten” mit Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit gefunden. Dazu gehören alle Verbindungen im Stickstoffkreislauf und Chemikalien, die mit der anoxygenen Photosynthese verbunden sind.

Leben an der Spitze

In einer separaten AGU-Sitzung untersuchten die Forscher die Machbarkeit von Leben in den Wolken der Venus.

David Smith vom Ames Research Center der NASA sprach über die jüngste Aerobiologie auf der Erde. Er sagte, dass Mikroorganismen bis zu Höhen von 12.000 m mit wissenschaftlichen Flugzeugen und Ballons entdeckt wurden. “Wir Menschen sind wirklich Bodenbewohner unter einem Ozean der Atmosphäre über unseren Köpfen und wir wissen wirklich nicht, wo die Biosphärengrenze der Erde in extremen Höhen aufhört”, sagte er.

Smith wies jedoch darauf hin, dass alles Leben in der Erdatmosphäre von der Oberfläche weggefegt wurde und schließlich unter der Schwerkraft an die Oberfläche zurückkehrt. Wenn Sie sich durch die Stratosphäre bewegen, sind die einzigen Dinge, die Austrocknung und hohe Strahlendosen überleben können, inaktive einzellige Mikroorganismen wie Endosporen mit zähen Beschichtungen.

Die Bedingungen auf der Venus sind eine weitere extreme Ebene. Die dichte Atmosphäre des Planeten besteht fast ausschließlich aus Kohlendioxid, das von Schwefelsäurewolken durchzogen ist. Während die Oberfläche der Venus bei einer Durchschnittstemperatur von 460 ° C schwillt und unter einem atmosphärischen Druck von 93 bar zerkleinert wird. Der Mechanismus, durch den das Leben in den Wolken bestehen bleiben könnte, ist alles andere als klar.

Überleben in einem Flüssigkeitströpfchen

Eine Möglichkeit skizzierte die Astrophysikerin Sara Seagar vom Massachusetts Institute of Technology. Sie beschrieb einen hypothetischen Lebenszyklus, in dem metabolisch aktive Mikroben in Flüssigkeitströpfchen in der Venusatmosphäre überleben. Wenn sie schließlich der Schwerkraft erliegen, fallen die ausgetrockneten Sporen in eine darunter liegende Dunstschicht, bevor sie dank der durch Schwerewellen induzierten vertikalen Vermischung in die Tropfenzone zurückkehren.

Eine breitere, philosophische Sicht auf die Bewohnbarkeit der Venus wurde von Noam Izenberg, einem Planetenwissenschaftler an der John Hopkins University, angeboten. Er hat eine “Venus-Lebensgleichung” mitentwickelt – lose basierend auf der berühmten Drake-Gleichung -, die drei Schlüsselfaktoren berücksichtigt: Wie das Leben auf der Venus entstanden sein könnte; ob es robust genug war, um zu überleben; und ob es bis heute Kontinuität gegeben haben könnte.

Könnte es wirklich Leben in den Wolken der Venus geben?

In der Tat kommen neuere Studien zu dem Schluss, dass Wasserozeane auf der Venus für bedeutende Teile ihrer frühen Geschichte existiert haben könnten. Izenberg sagt, es sei nicht unvorstellbar, dass das Leben auf der Venus nach einem großen Einschlag von der Erde ausgesät wurde. “Etwas, das auf der Erde ein Ereignis auf Extinktionsebene gewesen sein könnte, könnte auch ein Seeding-Ereignis für andere Orte im Sonnensystem gewesen sein”, sagte er.

Vielleicht sogar auf der interplanetaren Skala “findet das Leben einen Weg”.