W chmurach Wenus odkryto potencjalne ślady życia

Międzynarodowy zespół badawczy poinformował na łamach „Nature Astronomy” o wykryciu w atmosferze Wenus fosforowodoru (fosfiny). Jednocześnie wykluczono, że wytworzyły ją znane procesy niebiologiczne. Czy mamy więc do czynienia z oznakami występowania w chmurach Wenus jakiegoś życia biologicznego? Wśród odkrywców jest Polak, dr Janusz Pętkowski.

W komunikacie wydanym przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) oraz w czasopiśmie „Nature Astronomy” możemy przeczytać o niezwykle ciekawym odkryciu dotyczącym Wenus i astrobiologii. Być może właśnie odnaleziono biosygnatury wenusjańskiego życia! Naukowcy studzą jednak emocje i tłumaczą, że do potwierdzenia istnienia ewentualnych żywych organizmów w chmurach tej planety jeszcze daleka droga.

Przeczytaj wywiad z Polakiem biorącym udział w odkryciu

Linia absorpcyjna fosforowodoru w widmie Wenus

Rysunek prezentujący dwa widma z absorpcją pochodzącą od fosforowodoru (białe z teleskopu ALMA, szare z teleskopu JCMT). W tle obraz Wenus widzianej przez radioteleskop ALMA. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory).

Odkrycie fosforowodoru na Wenus

Fosforowodór, zwany inaczej fosfiną, to związek chemiczny fosforu i wodoru o wzorze PH₃. Jest wykorzystywany w walce ze szkodnikami niszczącymi uprawy, a w trakcie I wojny światowej używano go jako chemicznego środka bojowego. W Układzie Słonecznym był do tej pory znany jedynie w atmosferach Jowisza i Saturna oraz na Ziemi.

Naukowcy przeprowadzili obserwacje Wenus przy pomocy James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), którym operuje East Asian Observatory na Hawajach. Jest to radioteleskop służący do obserwacji w zakresie fal submilimetrowych. W widmie zidentyfikowano linię absorpcyjną związaną z fosforowodorem. Aby potwierdzić te obserwacje, użyto sieci radioteleskopów Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) w Chile, w której nasz kontynent reprezentuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), do którego z kolei należy Polska. Obserwacje były prowadzone na fali o długości około milimetra i wzięło w nich udział 45 anten ALMA.

Warunki obserwacyjne były dobre, ale pomimo to analiza danych była dla badaczy pewnym wyzwaniem. Powodem tych trudności był fakt, iż ALMA zazwyczaj nie jest wykorzystywana do poszukiwania tak subtelnych sygnałów w aż tak jasnym obiekcie jak Wenus. Ostatecznie jednak udało się potwierdzić, że oba radioteleskopy, JCMT i ALMA, widzą to samo, czyli słabą absorpcję od fosforowodoru w formie gazowej. Na podstawie pomiarów ustalono, że fosforowodór występuje w wenusjańskich chmurach w koncentracji około dwudziestu cząsteczek na miliard.

Zobacz 7 faktów o fosforowodorze na Wenus

Artystyczna ilustracja powierzchni i atmosfery Wenus

Artystyczne wyobrażenie powierzchni i atmosfery Wenus. Wskazano też symbolicznie obecność molekuł fosforowodoru unoszących się w chmurach na wysokości od 55 do 80 kilometrów. Absorpcję od tych molekuł naukowcy zaobserwowali przy pomocy teleskopów JCMT i ALMA. Źródło: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada.

Czy w chmurach Wenus żyją jakieś organizmy?

Gdy uzyskaliśmy pierwsze wskazania obecności fosforowodoru w widmie Wenus, było to dla nas szokiem! – powiedziała kierująca zespołem Jane Greaves z Cardiff University w Wielkiej Brytanii, która jako pierwsza dostrzegła oznaki fosforowodoru w obserwacjach przeprowadzonych przy pomocy James Clerk Maxwell Telescope (JCMT).

Skąd ten szok? Nie tylko z trudności w wykrywaniu fosforowodoru i jego rzadkości na planetach skalistych w Układzie Słonecznym, lecz także dlatego, że to potencjalna biosygnatura.

Wiemy, iż na Ziemi gaz ten wytwarzają jedynie mikroby rozwijające się w środowisku beztlenowym; jest on także produkowany w przemyśle (co właściwie również można traktować jako wytwarzanie przez życie biologiczne). Oszacowano, że aby wytworzyć dostrzeżoną w atmosferze Wenus ilość fosforowodoru, ziemskie mikroorganizmy nie musiałyby się specjalnie wysilać. Wystarczyłoby, aby pracowały z 10% swojej maksymalnej wydajności.

Aby jednak móc rozważać ewentualne biologiczne pochodzenie fosforowodoru na Wenus, trzeba najpierw wykluczyć możliwości niebiologiczne. Zbadano różne opcje, ale żadna nie jest w stanie odpowiadać za wykrytą ilość fosforowodoru. Wykluczono więc niebiologiczne pochodzenie tego związku na Wenus.

Wiadomo, iż warunki panujące na Wenus nie należą do najprzyjemniejszych dla życia znanego na Ziemi. Ciśnienie na powierzchni planety jest gigantyczne, ponad 90 razy większe niż na Ziemi. Atmosfera jest bogata w dwutlenek węgla, występuje silny efekt cieplarniany, a temperatury mogą osiągać 460 stopni Celsjusza.

Jednak wysoko w chmurach panuje już dużo milsza temperatura około 30 stopni Celsjusza. Problemem jest jednak to, z czego te chmury są zbudowane. Nie są to krople wody, jak w obłokach na Ziemi. Chmury na Wenus złożone są z kropel ciekłego stężonego kwasu siarkowego z bardzo małymi ilościami wody. Otoczenie może być zatem nawet w około 90% kwasem siarkowym. W przypadku ziemskich mikrobów te najwytrzymalsze radzą sobie z około 5% zawartości kwasu w środowisku.

Jeśli więc na Wenus istnieje jakieś życie unoszące się w chmurach, to od razu rodzi się kolejne pytanie: jak może być w stanie przetrwać w takich warunkach?

Tak wygląda Wenus w kolorach naturalnych. Obraz uzyskano z przetworzenia zdjęć z sondy Mariner 10 wykonanych 5 lutego 1974 roku. NASA/Ricardo Nunes.

Polski udział w odkryciu

Jednym z naukowców mających udział w odkryciu jest dr Janusz Pętkowski z Massachusetts Institute of Technology (MIT). To polski astrobiolog pracujący w Stanach Zjednoczonych. Wraz z dr. Williamem Bainsem, biochemikiem z MIT, odpowiadał za za analizę wszystkich możliwych procesów fizycznych i chemicznych, które mogłyby wyprodukować fosforowodór na Wenus.

Po dokonaniu obserwacji naukowcy przeprowadzili obliczenia, aby zweryfikować czy obserwowane ilości fosforowodoru mogą pochodzić z naturalnych niebiologicznych procesów zachodzących na planecie. Rozważano takie czynniki jak światło słoneczne, minerały wyrzucane w górę z powierzchni, wulkany i błyskawice, ale żadna z tych opcji nie okazała się wystarczająco efektywna. Udało się ustalić, iż procesy niebiologiczne mogą być odpowiedzialne za nie więcej niż jedną tysięczną ilości fosforowodoru dostrzeżonej przez teleskopy.

Dodatkowa publikacja, szczegółowo przedstawiająca pracę Polaka, ma się niedługo ukazać w czasopiśmie „Astrobiology”.

Przeczytaj wywiad z Polakiem biorącym udział w odkryciu

Dr Janusz Pętkowski, polski astrobiolog pracujący w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Źródło: Science PR.

Kratery uderzeniowe na powierzchni Wenus. Obraz radarowy obszaru Lavinia Planitia z sondy Magellan. Źródło: NASA/JPL.

Misje kosmiczne na Wenus

Wenus była badana przez całkiem sporo bezzałogowych sond kosmicznych. Pierwszą sondą, która miała zbadać tę planetę, była radziecka Wenera 1, jednak kontakt ze statkiem się urwał. Przypuszczalnie sonda przeleciała obok planety. Pierwszym udanym projektem do badań Wenus była amerykańska sonda Mariner 2 w 1962 roku. Po raz pierwszy w atmosferę Wenus weszła w 1966 roku radziecka sonda Wenera 3. Pierwsze udane lądowanie na powierzchni nastąpiło w 1970 roku (Wenera 7), a pierwsze zdjęcia z powierzchni uzyskano w 1975 roku (Wenera 9). Bardzo długą misję z orbity wokół Wenus prowadziła europejska sonda Venus Express (2005–2015).

Aktualnie na orbicie wokół planety znajduje się japońska sonda Akatsuki, natomiast na powierzchni nie działają żadne sondy badawcze.

NASA rozważa wysłanie dwóch nowych misji na Wenus: Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gas, Chemistry, Imaging Plus (DAVINCI+) oraz Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy (VERITAS). Czy będą w stanie zweryfikować hipotezę o istnieniu życia biologicznego w chmurach Wenus? Mają one inne cele i dr Pętkowski jest sceptyczny, tłumacząc, że do bezpośredniego poszukiwania życia w wenusjańskich chmurach będzie potrzeba raczej osobnej misji.

Cząsteczki fosforowodoru wykryte w atmosferze Wenus (wizualizacja)

Wizualizacja budowy cząsteczek fosforowodoru (składających się z fosforu i wodoru, wzór chemiczny PH₃), wykrytych w atmosferze Wenus. W tle fragment Wenus. Źródło: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech.

Więcej informacji: