Fosforowodór na Wenus to odkrycie niezwykłe
Wywiad z polskim astrobiologiem, Januszem Pętkowskim, który uczestniczył w odkryciu fosforowodoru (fosfiny) na Wenus. Związek ten nie mógł zostać wytworzony przez znane nam procesy niebiologiczne. Rodzi się więc pytanie czy na Wenus istnieją organizmy żywe, na przykład jakieś drobnoustroje unoszące się w chmurach.
14 września 2020 r. na łamach „Nature Astronomy” ukazał się artykuł, w którym opisano wykrycie w chmurach na Wenus rzadkiej cząsteczki fosforowodoru (fosfiny). Na dodatek okazało się, że zaobserwowana ilość tego związku wyklucza jej wytworzenie przez znane procesy niebiologiczne. Tym samym rodzi się pytanie, czy fosforowodór nie jest oznaką istnienia w chmurach Wenus jakiegoś życia biologicznego.
W zespole prowadzącym badania znajduje się polski astrobiolog, dr Janusz Pętkowski, pracujący w Massachusetts Institute of Technology w Stanach Zjednoczonych. Przeprowadziliśmy krótki wywiad z naukowcem na temat odkrycia.
Dr Janusz Pętkowski, polski astrobiolog pracujący w Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Stanach Zjednoczonych. Źródło: Science PR.
Krzysztof Czart: Dlaczego wykluczono niebiologiczne pochodzenie fosforowodoru na Wenus?
Janusz Pętkowski: Fosforowodór jest bardzo trudno wytworzyć w warunkach panujących na skalistych planetach typu ziemskiego. Dotychczas wykryto go w Układzie Słonecznym tylko w atmosferach Jowisza i Saturna oraz na Ziemi. Na Jowiszu i Saturnie, gdzie wodoru jest bardzo dużo (w przeciwieństwie do Wenus!), fosforowodór jest produkowany w głębokich warstwach atmosfery, gdzie temperatura i ciśnienie są wystarczająco wysokie, by produkcja tego związku była możliwa. Na skalistej planecie, takiej jak Ziemia czy Wenus, te warunki nie są spełnione.
Fosforowodór na Ziemi jest produkowany tylko przez beztlenowe mikroorganizmy lub procesy przemysłowe (czyli właściwie też przez życie!). Na naszej planecie fosforowodór jest gazem biosygnaturowym, gdyż jest produkowany tylko przez życie.
Udało nam się przestudiować wszystkie możliwe procesy chemiczne i fizyczne, które potencjalnie mogłyby produkować fosforowodór na Wenus. Począwszy od reakcji chemicznych w atmosferze i pod powierzchnią planety, a skończywszy na błyskawicach, czy możliwości dostarczenia fosforowodoru przez meteoryty. Żaden ze znanych procesów fizycznych lub chemicznych na Wenus nie może produkować wystarczających ilości fosforowodoru, żeby wytłumaczyć jego obecność w atmosferze tej planety.
Artykuł, którego liderami jest William Bains i ja, prezentujący dogłębna analizę wszystkich procesów, które potencjalnie mogłyby produkować fosforowodór na Wenus, jest teraz w recenzji w „Astrobiology” i będzie dostępny na arXiv parę godzin po wygaśnięciu embarga.
Jakie jest znaczenie wykrycia fosforowodoru w atmosferze Wenus?
Jest możliwe, że tak jak na Ziemi, fosforowodór jest produktem organizmów żywych. Jednak oczywiście wykrycie fosforowodoru na Wenus nie jest bezpośrednim, ostatecznym dowodem na istnienie życia w chmurach Wenus. Wiemy na pewno, że fosforowodoru tam nie powinno w ogóle być. Nie wiemy jaki proces ja produkuje. Niezależnie od tego, czy fosforowodór jest produkowany przez życie, czy nie, to odkrycie jest niezwykle. Jeżeli fosforowodór nie jest produktem żywych organizmów, to oznacza, że jest wynikiem bardzo nietypowych procesów chemicznych – kto wie, może np. nietypowej fotochemii lub geologii planety. Jeżeli tak jest, to skaliste planety typu ziemskiego są o wiele lepszymi „chemikami” niż nam się dotychczas wydawało.
Jakie to ma przełożenie na poszukiwanie życia w innych miejscach w kosmosie?
Nasza grupa na MIT badała fosforowodór przez parę lat, niezależnie od obserwacji prowadzonych przez Jane Greaves. Badaliśmy ten związek w kontekście jego potencjału jako gazu biosygnaturowego i możliwości wykrywania go w atmosferach planet pozasłonecznych (egzoplanet). Nawet jeżeli fosforowodór jest bardzo trudno wykryć w atmosferach planet pozasłoneczych (z powodu technologicznych ograniczeń), to odkrycie na Wenus może być traktowane jako preludium do potencjalnego poszukiwania fosforowodoru w atmosferach innych planet, również tych poza naszym Układem Słonecznym.
Czy DAVINCI+ lub ewentualne inne misje sond na Wenus będą mogły wykryć potencjalne drobnoustroje wytwarzające fosforowodór?
Nie bezpośrednio. DAVINCI+ zamierza szukać przede wszystkim gazów szlachetnych, takich jak krypton, argon, neon i ksenon. Ma też badać jak Wenus traciła wodę podczas przemian geologicznych planety oraz przede wszystkim ustalić, czy Wenus kiedykolwiek miała oceany wody na powierzchni. DAVINCI+ ma mieć na pokładzie również spektrometr TLS. Kto wie, być może ten spektrometr zobaczy jakieś ciekawe gazy w atmosferze planety? Żeby szukać życia w chmurach Wenus bezpośrednio, potrzebujemy jednak misji, która byłaby specjalnie zaprojektowana do tego celu.
Jaki był Pana udział w odkryciu?
Razem z Williamem Bainsem byłem odpowiedzialny za analizę wszystkich możliwych procesów fizycznych i chemicznych, które mogłyby potencjalnie prowadzić do produkcji fosforowodoru na Wenus. Rolą naszej dwójki było wykluczenie niebiologicznych procesów, które mogłyby za to odpowiadać. Takich procesów mogących produkować fosforowodór na Wenus nie znaleźliśmy. Fosforowodór na Wenus dodaje więc kolejną tajemnicę do całkiem długiej już listy zagadek tej planety.
Jako dodatek zamieszczamy wideo z wypowiedziami naukowców na temat odkrycia fosforowodoru w chmurach Wenus. Występuje również dr Janusz Pętkowski.
Więcej informacji:
Artykuł na temat odkrycia: W chmurach Wenus odkryto potencjalne ślady życia
Komunikat ESO: Na Wenus dostrzeżono prawdopodobny znacznik życia
Publikacja naukowa: Phospine Gas in the Cloud Decks on Venus
7 faktów o fosforowodorze na Wenus jako biosygnaturze
Więcej artykułów na temat astrobiologii
Najnowsze wiadomości dotyczące astrobiologii