Trudno wyobrazić sobie świat bardziej niegościnny, niż nasz najbliższy planetarny sąsiad – Wenus. Atmosfera jest tam gęsta od dwutlenku węgla, a powierzchnia wystarczająco gorącą, by stopić ołów. To spalone i duszące pustkowie, gdzie życie, jakie znamy, nie mogłoby przetrwać. Chmury na planecie są również nieprzyjazne – składają się z kropelek kwasu siarkowego wystarczająco żrącego, by wypalić dziurę w ludzkiej skórze. A jednak nowe badania potwierdzają od dawna istniejący pogląd, że jeśli na Wenus istnieje życie, to może przebywać właśnie w chmurach.
Autorzy opracowania z MIT, Cardiff University i Cambridge University, zidentyfikowali chemiczną ścieżkę, dzięki której życie mogłoby zneutralizować kwaśne środowisko Wenus, tworząc samowystarczalną, nadającą się do zamieszkania przestrzeń w chmurach.
Naukowcy od dawna obserwują zastanawiające anomalie w atmosferze Wenus – chemiczne sygnatury, które trudno wyjaśnić, takie jak małe stężenia tlenu i niesferyczne cząsteczki, w przeciwieństwie do okrągłych kropel kwasu siarkowego. Prawdopodobnie najbardziej zastanawiająca jest obecność amoniaku. To gaz, który został po raz pierwszy wykryty na planecie w latach 70-tych. Problem w tym, że uczeni nie znają żadnego procesu chemicznego występującego na Wenus, który mógłby wytwarzać ten związek.
Wyniki nowych analiz opisano w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences” (DOI: 10.1073/pnas.2110889118).
Amoniak produktem biologicznym?
W swoich badaniach naukowcy modelowali zestaw procesów chemicznych, aby pokazać, że jeśli amoniak rzeczywiście jest obecny na Wenus, to uruchomiłby kaskadę reakcji, które zneutralizowałyby otaczające krople kwasu siarkowego i mogłyby również wyjaśnić większość anomalii zaobserwowanych w wenusjańskich chmurach. Jeśli chodzi o samo źródło amoniaku, autorzy proponują, że najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest pochodzenie biologiczne, a nie wyładowania atmosferyczne czy erupcje wulkaniczne.
Jak piszą w swoim opracowaniu, chemia sugeruje, że „życie może tworzyć swoje własne środowisko na Wenus”. Ta kusząca nowa hipoteza jest możliwa do sprawdzenia. Naukowcy przedstawiają listę sygnatur chemicznych dla przyszłych misji, które będą mogły zbadać je w chmurach Wenus.
– Żadne znane nam życie nie mogłoby przetrwać w wenusjańskich chmurach – mówi współautorka badania prof. Sara Seager z MIT. – Jednak możliwe wydaje się, że życie tam jest i modyfikuje swoje środowisko tak, aby nadawało się do zamieszkania – tłumaczy.
Współautorami badania są Janusz Petkowski, William Bains i Paul Rimmer, którzy są związani z MIT, Cardiff University i Cambridge University.
Fosfina i inne podejrzane związki
„Życie na Wenus” było modnym zwrotem w zeszłym roku, kiedy naukowcy, w tym prof. Seager i jej współpracownicy, poinformowali o wykryciu fosforu w chmurach planety. Na Ziemi fosfina jest gazem, który jest wytwarzany głównie w wyniku oddziaływań biologicznych. Jednak od czasu ogłoszenia wyników badań odkrycie to było często kwestionowane (więcej na ten temat w tekstach: Coraz więcej wątpliwości dotyczących odkrycia fosfiny w atmosferze Wenus oraz Fosfina w atmosferze Wenus może być oznaką aktywności wulkanicznej, nie życia).
– Wykrycie fosfiny stało się niewiarygodnie kontrowersyjne – mówi prof. Seager. Ekspertka dodaje jednak, że po publikacji wielu naukowców znów zaczęło interesować się badaniem Wenus.
Zainspirowany doniesieniami na temat fosforu Paul Rimmer zaczął przeczesywać dane z poprzednich misji na Wenus. Udało mu się zidentyfikować anomalie i sygnatury chemiczne w chmurach, które przez dziesięciolecia pozostawały niewyjaśnione. Oprócz obecności tlenu i niesferycznych cząsteczek, anomalie obejmowały niespodziewane poziomy pary wodnej i dwutlenku siarki.
Rimmer zaproponował, że anomalie mogą być wyjaśnione przez pył. Twierdził, że minerały, zmiecione z powierzchni Wenus i dostające się do chmur, mogą wchodzić w interakcję z kwasem siarkowym, aby wytworzyć niektóre, choć nie wszystkie, z obserwowanych anomalii. Jednocześnie wykazał, że choć ze strony chemicznej wszystko się zgadza, to jednak fizycznie byłoby to niewykonalne. Ilość pyłu, która musiałaby unieść się do chmur była zbyt wielka.
Prof. Seager i jej koledzy zastanawiali się, czy anomalie mogą być wyjaśnione przez amoniak. W latach 70-tych gaz ten został wykryty w obłokach planety przez sondy Venera 8 i Pioneer Venus. Obecność amoniaku, czyli NH3, pozostaje nierozwiązaną zagadką.
– Amoniaku nie powinno być na Wenus – mówi prof. Seager. – Jest do niego dołączony wodór, a wodoru jest bardzo mało w tej okolicy. Każdy gaz, który nie pasuje w kontekście jego środowiska jest automatycznie podejrzany o to, że został wytworzony przez życie – dodaje badaczka.
Życiodajne chmury
Zespół postanowił sprawdzić, czy jeśli życie jest źródłem amoniaku, to czy mogłoby to wyjaśnić inne anomalie w wenusjańskich chmurach? Badacze modelowali serię procesów chemicznych w poszukiwaniu odpowiedzi na to pytanie.
Stwierdzili, że jeśli życie produkowałoby amoniak, związane z tym reakcje chemiczne w naturalny sposób dałyby tlen. Po pojawieniu się w chmurach, amoniak rozpuściłby się w kroplach kwasu siarkowego, skutecznie neutralizując kwas, dzięki czemu krople stałyby się względnie zdatne do zamieszkania. Wprowadzenie amoniaku do kropelek przekształciłoby ich wcześniejszy okrągły, płynny kształt w bardziej niesferyczną, podobną do soli zawiesinę. Po rozpuszczeniu się amoniaku w kwasie siarkowym, reakcja ta spowodowałaby również rozpuszczenie się otaczającego je dwutlenku siarki.
Obecność amoniaku mogłaby rzeczywiście wyjaśnić większość głównych anomalii obserwowanych w wenusjańskich chmurach. Naukowcy wykazują również, że źródła takie jak błyskawice, erupcje wulkaniczne, a nawet uderzenie meteorytu nie mogłyby chemicznie wytworzyć takiej ilości amoniaku, jaka jest potrzebna do wyjaśnienia anomalii. Życie jednak może.
Zespół zauważa, że na Ziemi istnieją formy życia – szczególnie w naszych żołądkach – które produkują amoniak, aby zneutralizować i uczynić możliwym do życia wysoce kwaśne środowisko.
Naukowcy mogą mieć szansę na sprawdzenie obecności amoniaku i oznak życia na planecie w ciągu najbliższych kilku lat dzięki Venus Life Finder Mission. To szereg planowanych misji sond kosmicznych, które mają zbadać planetę.
Wenus ma utrzymujące się, niewyjaśnione anomalie atmosferyczne, które są niesamowite – mówi prof. Seager. – To pozostawia miejsce na możliwość istnienia życia – dodaje.
Źródło: Massachusetts Institute of Technology, fot. CC0 Public Domain