Dodano: 13 lipca 2021r.

Fosfina w atmosferze Wenus może być oznaką aktywności wulkanicznej, nie życia

We wrześniu ubiegłego roku świat obiegła wiadomość o odnalezieniu w atmosferze Wenus śladów fosforowodoru. Odkrycia te uruchomiły spekulacje dotyczące możliwości istnienia mikrobiologicznego życia na sąsiedniej planecie, bo fosforowodór, inaczej fosfina, wytwarzana jest na Ziemi, poza laboratoriami, przez bakterie beztlenowe. Nowe badania sugerują jednak, że ślady fosfiny wskazują raczej na aktywność wulkaniczną, nie na obecność życia.

Fosfina w atmosferze Wenus może być oznaką aktywności wulkanicznej, nie życia

 

Naukowcy w poszukiwaniu życia pozaziemskiego bacznie przyglądają się planetom i ich księżycom w Układzie Słonecznym. Ich wzrok sięga też poza nasze kosmiczne sąsiedztwo, jednak badanie dalekich światów jest ograniczone przez instrumenty, którymi ludzkość dysponuje. Dlatego łatwiej badać bliższe nam ciała niebieskie. Naturalnym kierunkiem jest Mars, gdzie cechy geologiczne wskazują na istnienie podpowierzchniowej wody, która jest warunkiem wstępnym, by wystąpiło życie. Przynajmniej to, jakie znamy. Uwagę badaczy przyciągają też księżyce Saturna – Tytan i Enceladus – oraz księżyce Jowisza – Europa, Ganimedes i Kalisto, gdzie pod lodową skorupą istnieje płynny ocean, który stwarza warunki do wystąpienia życia. 

Ale okazuje się, że Wenus też może być dobrym miejscem do poszukiwania pozaziemskiego życia. Badacze już wcześniej sugerowali, że w wenusjańskich chmurach, mogą żyć bakterie podobne do ziemskich ekstremofilów.  Ideę, że w chmurach Wenus mogą żyć mikroorganizmy jako pierwsi wysunęli astronom Carl Sagan oraz biofizyk Harold Morowitz w 1967 roku. Kilka dekad później David Grinspoon, Mark Bullock i ich koledzy rozszerzyli ten pomysł. By to sprawdzić w kierunku bliźniaczej planety została skierowana seria sond, które wykazały, że temperatura i ciśnienie w dolnej i środkowej części atmosfery Wenus - na wysokości od 40 do 60 kilometrów nie wyklucza życia mikroorganizmów. Na powierzchni planety byłoby to niemożliwe ze względu na temperatury sięgające blisko 500 st. Celsjusza.

We wrześniu 2020 roku zespół naukowców kierowany przez Jane Greaves z Cardiff University w Wielkiej Brytanii poinformował o odnalezieniu w atmosferze Wenus śladu fosforowodoru. Gaz ten wytwarzany jest na Ziemi naturalnie przez niektóre bakterie beztlenowe, co uruchomiło spekulacje o życiu na sąsiedniej planecie. Jednak z czasem coraz więcej naukowców zaczęło podważać prawidłowość sensacyjnych ustaleń, wskazując na błąd danych (więcej na ten temat w tekście: Coraz więcej wątpliwości dotyczących odkrycia fosfiny w atmosferze Wenus).

Jednak pochodzenie biologiczne fosforowodoru było tylko jedną z możliwości. Fosfina wytwarzana jest również przez aktywność wulkaniczną i chociaż zespół naukowców stojący za sensacyjnymi odkryciami sprzed roku wykluczył to, stwierdzając, że aktywność wulkaniczna na Wenus jest niewystarczająca - powołując się na badanie z 2015 roku na ten temat - nowsze badania wykazały, że Wenus może być bardziej aktywna wulkanicznie niż wcześniej sądzono.

Życie na Wenus?

Wenus jest często nazywana „siostrą Ziemi” lub „planetą bliźniaczą”. To ze względu na porównywalną do Ziemi wielkość, bo warunki tam panujące są dalekie od ziemskich. Temperatura na powierzchni Wenus to około 500 st. Celsjusza.

Wenus jest najbliższą Ziemi planetą i obraca się wokół własnej osi w przeciwnym kierunku niż większość planet w Układzie Słonecznym. Planeta ma bardzo gęstą atmosferę a ciśnienie tam panujące jest 92 razy większe niż na naszej planecie.

Pomysł poszukiwania mikrobiologicznego życia na Wenus nie jest nowy. Niektóre modele sugerują, iż Wenus miała klimat nadający się do występowania ciekłej wody na powierzchni nawet przez 2 miliardy lat. Ale chodzi bardziej o atmosferę bliźniaczej planety, a nie o jej powierzchnię.

Ziemskie mikroorganizmy lądowe są w stanie przedostać się do atmosfery. Znaleziono je żywe na wysokościach nawet 41 kilometrów przez naukowców używających specjalnie wyposażonych balonów. To pokazuje, że życie może być obecne w atmosferze. Jeśli chodzi zaś o piekielne warunki panujące na Wenus, to istnieje coraz szerszy katalog ziemskich mikrobów, o których wiadomo, że zamieszkują ekstremalnie trudne środowiska, w tym gorące źródła w Yellowstone, okolice kominów hydrotermalnych na dnie oceanów, toksyczny szlam na zanieczyszczonych obszarach czy kwaśne jeziora na całym świecie.

Aktywność wulkaniczna

Zespół Greaves po przeanalizowaniu różnych sposobów wytwarzania fosfiny, nie znalazł takiego, który mógłby wytworzyć jej wystarczającą ilość, aby wyjaśnić zaobserwowany sygnał. Dlatego uczeni zasugerowali, że fosforowodór mógł zostać wyprodukowany przez żywe organizmy.

W nowych badaniach naukowcy z Cornell University ustalili, że ślad fosfiny w atmosferze Wenus może potwierdzać inne ważne odkrycie - sygnaturę geologiczną, wskazującą na aktywność wulkaniczną na bliźniaczej planecie. Badania ukazały się w „Proceedings of the National Academy of Sciences” (DOI: 10.1073/pnas.2021689118).

- Fosfina nie mówi nam o biologii Wenus – powiedział Jonathan Lunine z Cornell University, jeden z autorów publikacji. - Mówi nam o geologii i wskazuje na planetę, która ma aktywny wulkanizm dzisiaj lub miała go w bardzo niedawnej przeszłości – dodał.

Autorzy badań sugerują, że wulkanizm może być odpowiedzialny za obecność fosfiny w górnych warstwach atmosfery Wenus. Do wniosków takich doszli po obserwacjach przy użyciu naziemnego teleskopu Jamesa Clerka Maxwella (James Clerk Maxwell Telescope – JCMT), który umożliwia badania w zakresie fal submilimetrowych oraz przy użyciu obserwatorium Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA) w północnym Chile.

Istnieją przesłanki, że na Wenus mogą istnieć aktywne wulkany. Obrazy radarowe z różnych orbiterów wykazały cechy, które mogą być stosunkowo świeżą lawą, ale nie jest jasne, czym dokładnie one są. Gęsta atmosfera na utrudnia badanie jej powierzchni, więc nie wiemy na pewno, czy jest ona aktywna wulkanicznie. - Wiele erupcji wulkanicznych na Ziemi to rzeczy, które umknęłyby naszej uwadze, gdyby wydarzyły się na Wenus. Wszystko z powodu grubej warstwy chmur kwasu siarkowego – mówi Lunine.

Mikrobiologiczne życie czy wulkanizm?

Doniesienia z ubiegłego roku wskazywały, że fosforowodór jest obecny w chmurach Wenus, ale jest go mało - tylko około dwudziestu części na miliard. Wtedy okazało się, że wystąpił błąd podczas przetwarzania danych z obserwatorium ALMA. Ponownie przetworzone dane dały mniejszą obfitość fosfiny – około od 1 do 4 części na miliard, ze zlokalizowanymi pikami wynoszącymi od 5 do 10 części na miliard.

Uczeni z Cornell University dokonali przeglądu danych z Wenus sugerujących aktywny wulkanizm - jeśli nie aktualny, to niedawny. Wykorzystali opublikowane dane laboratoryjne dotyczące wytwarzania fosfiny, aby ustalić, czy gdyby ta forma fosforu wydostawała się z głębi płaszcza Wenus, mogłaby zostać przekształcona w fosfinę.

Ngoc Truong, drugi z autorów publikacji przyznał, że jeśli na Wenus występują fosforki – formy fosforu obecne w głębokim płaszczu planety – i jeśli zostaną one wydobyte na powierzchnię w wyniku eksplozji wulkanu, mogą dostać się do atmosfery. Co więcej, te fosforki reagują z kwasem siarkowym obecnym w chmurach Wenus, tworząc właśnie fosforowodory.

Oczywiście samo wykrycie fosfin w wenusjańskiej atmosferze jest nadal przedmiotem wielu dociekań i nie zostało jeszcze oficjalnie potwierdzone. Nowe badanie nie odnosi się do samego wyrycia związku na sąsiedniej planecie, ale po prostu przedstawia argumenty za innym sposobem interpretacji danych.

"Biorąc pod uwagę trwającą debatę na temat solidności badań dotyczących samego wykrycia fosfiny, nasze wyniki sugerują jedynie mapę drogową do oceny poziomu aktywności wulkanicznej Wenus dzisiaj. Gdyby fosfina tam była, może to wskazywać na to, że Wenus doświadcza umiarkowanie podwyższonej epoki aktywnego wulkanizmu z magmą pochodzącą głęboko z płaszcza. To z kolei wzmocniłoby argumenty za dodatkowymi misjami w celu zrozumienia stanu geologicznego i historii Wenus” – napisali naukowcy w swoim artykule.

„Nie wiemy, do czego zdolna jest Wenus”

Nie wszyscy zgadzają się z wyjaśnieniem zaproponowanym przez uczonych z Cornell University. - Nie sądzimy, aby wulkanizm mógł wytworzyć wystarczającą ilość fosforowodoru, aby wyjaśnić obserwacje – powiedział Janusz Petkowski z Massachusetts Institute of Technology, członek zespołu Greaves. Dodał też, że nie jest jasne, czy w płaszczu Wenus jest tyle fosforu, ile założyli Truong i Lunine na podstawie porównań z Ziemią.

Ponadto nie wiemy wystarczająco dużo o chemii atmosfery Wenus, aby z całą pewnością stwierdzić, co by się stało, gdyby fosforki z płaszcza zostały „wstrzyknięte” do atmosfery. - Spodziewałabym się chemicznych skoków innych gazów, gdyby doszło do takiego zdarzenia – przyznała Greaves. Jednak takich niewyjaśnionych skoków w stężeniach innych związków w atmosferze Wenus nie zaobserwowano.

Lunine zgodził się, że nie mamy wystarczających danych, aby z całą pewnością stwierdzić, co może wytwarzać fosfinę w wenusjańskich chmurach, ale dodał, że wulkanizm jest mniej dziwacznym potencjalnym wyjaśnieniem niż mikrobiologiczne życie w toksycznych chmurach Wenus. - Nie wiemy, do czego zdolna jest Wenus - zaznaczył.

 

Źródło: Cornell University, New Scientist, fot. JAXA/ CC BY 2.0