The odkrivanje fosfina v Venerinem ozračju je bil eden tistih bistvenih trenutkov v vesoljski znanosti. To je bilo nepričakovano odkritje in v kombinaciji z našim nepopolnim razumevanjem planetarne znanosti in našim zaskrbljenim upanjem glede odkritja življenja je bila rezultat močna mešanica, ki je osvetlila internetne naslove.
Kot vedno so bili nekateri naslovi malce pretirani. Ampak tako to gre.
V središču vsega je prepričljiva znanost. In isto, vseobsegajoče vprašanje, ki se vedno znova pojavlja: Smo sami?
Za ljudi, ki iskanju življenja ne spremljajo preveč natančno, najti 20 delov na milijardo neke nejasne kemikalije, za katero večina ljudi še nikoli ni slišala, ne zveni kot odkrivanje življenja. Toda v znanstvenem svetu je to realnost: odkritje življenja verjetno pomeni iskanje čudnega kemičnega podpisa, ki nas nekje pripelje do enoceličnih organizmov. Tako kot na Veneri.
Verjetno je, da ne bomo odkrili neke vrste kompleksnega življenja, kot je vrsta, ki naseljuje Zemljo. Nikoli ne reci nikoli, vendar so možnosti proti temu.
Zato je odkritje fosfina (PH3) je v znanstvenem svetu vzbudilo toliko zanimanja. Kolikor znanstveniki vedo – in znanje je nepopolno – je fosfin v večini primerov neposreden rezultat živih procesov. Brez življenja je za ustvarjanje potrebna ogromna količina energije in te energije na Veneri in podobnih planetih ni.
Planet Venera, kot ga prikazuje misija Magellan. Zasluge: NASA/JPL
Čeprav je odkritje privedlo do številnih domnev, od katerih so bile nekaj preveč, je še vedno zanimivo odkritje. Z nadaljnjim preučevanjem bomo bodisi sčasoma našli organizem, ki nekako ustvarja fosfin, ali pa bomo o Veneri izvedeli nekaj več, česar nismo vedeli.
Nova študija predlaga abiotski vir za Venerin fosfin: vulkane. Naslov je ' Pogledi hipoteze: Ali bi lahko aktivni vulkanizmi danes prispevali k prisotnosti fosfina v Venerinem ozračju? ” Avtorja sta Ngoc Truong in Jonathan I. Lunine. Lunine je planetarni znanstvenik in fizik na univerzi Cornell, Truong pa podiplomski študent na Cornellu. Članek je na voljo na spletnem mestu za pripravo na tisk arxiv.org.
'...hipoteza, da življenje proizvaja PH3 v oblakih Venere, zahteva tako izjemno trditev, da življenje obstaja v oblakih, kot tudi mehanizem za ohranjanje njegove sposobnosti preživetja ...'
Truong in Lunine, 2020.
'Predlagamo abiotski geološki mehanizem, ki predstavlja številčnost fosfina, ki so ga odkrili Greaves et al., 2020,' pišejo avtorji v svojem prispevku. 'Predvidevamo, da bi sledove fosfidov, ki nastanejo v plašču, z vulkanizmom prinesli na površje in jih nato izvrgli v ozračje, kjer bi lahko reagirali z vodo ali žveplovo kislino, da bi tvorili fosfin.'
3-D perspektiva venerinskega vulkana, Maat Mons, pridobljena iz radarskih podatkov iz Nasine misije Magellan. Avtor slike: NASA
Vrnimo se za minuto nazaj. Pred nekaj tedni je skupina znanstvenikov poročala o odkritju fosfina visoko v Venerinem ozračju. Nekaj dejstev pojasnjuje, zakaj je to zanimivo odkritje.
Fosfin je biomarker življenja. To ni neposreden dokaz; samo, da tukaj na Zemlji nastane le z živimi procesi. Brez živega vira je za njegovo ustvarjanje potrebno ogromno energije. In Veneri primanjkuje te energije. Clara Sousa-Silva je ena od avtoric študije fosfina. V izjava za javnost Ob odkritju je pojasnila, da je »fosfin poseben v tem, da je brez življenja zelo težko izdelati fosfin na skalnatih planetih. Zemlja je bila edini zemeljski planet, kjer smo našli fosfin, ker je tukaj življenje. Do zdaj.'
Poleg tega se fosfin hitro uniči, zato najti ga pomeni, da ga nek proces nenehno proizvaja. Ne more biti relikvija iz preteklosti.
V originalni papir ob predstavitvi odkritja so avtorji zapisali, da »Prisotnost PH3je nepojasnjeno po izčrpni študiji kemije v stabilnem stanju in fotokemičnih poti, brez trenutno znanih abiotskih proizvodnih poti v Venerinem ozračju, oblakih, površju in podzemlju ali zaradi strele, vulkanskega ali meteoritskega prenosa.
Ali lahko Venerino sovražno okolje skriva življenje? Ali bi lahko obstajalo malo verjetno zatočišče za preproste organizme visoko v ozračju planeta? Zasluge: ESA
Avtorji novega prispevka menijo, da imajo morda odgovor. In kljub začetnemu dokumentu, ki izključuje vulkansko aktivnost kot vir Venerinega fosfina, nova hipoteza navaja točno to: da fosfidi iz aktivnosti bazaltne lave vstopajo v ozračje in nato reagirajo z vodo ali žveplovo kislino, da tvorijo fosfin.
Kljub prejšnjim trditvam, da so za proizvodnjo fosfina potrebni bodisi živi procesi bodisi zelo energijski procesi, avtorji opozarjajo na eno drugo pot. Izvira iz nečistoč v železu in njihovega reagiranja z drugimi snovmi.
'Na Zemlji je eden od znanih procesov proizvodnja fosfinskega plina z vodno ali kislinsko korozijo iz nečistoč, ki vsebujejo fosfor v železu,' pojasnjujejo. V poskusu iz leta 2010 je 'vodna korozija povzročila a
znatna količina plina fosfina, primerljiva s količino, zaznano v naravnih kopenskih okoljih, medtem ko bi korozija žveplove kisline lahko povzročila količino plina fosfina, ki je tri reda velikosti večja kot vodna korozija.
To se ujema z njihovo hipotezo o vulkanskem viru fosfidov, ki jih v ozračje izvrže vulkanska aktivnost in nato reagira z vodo žveplove kisline. Da bi preverili svojo hipotezo, so izvedli izračun reda velikosti.
Najprej je moral najti količino fosfina, ki je prisoten v Venerini atmosferi. V atmosferski plasti debeline 8 km, med 53 in 61 km (33 do 38 milj) nad površjem planeta, je 20 delov na milijardo.
Ta slika iz študije ponazarja atmosfersko plast, ki vsebuje fosfin. Zasluge za sliko: Truong et al, 2020.
V svojem prispevku par znanstvenikov prikazuje svoje izračune. Toda končni rezultat vseh izračunov kaže, da Venerina atmosfera vsebuje 2,7 x 1010kg fosfina. To je 27.000.000.000 kg ali 27 milijard kg.
Drugi del slike je stopnja uničenja fosfina v Venerini atmosferi. V izvirnem dokumentu, ki je napovedal odkritje, so Greaves et al to vprašanje poglobljeno preučili. Novi dokument se opira na to in pravi: 'Tukaj bomo domnevali, da bi lahko bil v plasti 53-61 km fosfin stabilen za svojo najvišjo vrednost - približno eno leto.'
Tako bi morala Venera vsako leto proizvesti enako količino fosfidov kot količina fosfinov v atmosferi v danem trenutku: 27 milijard kg. 'Na podlagi te predpostavke bi morali vulkani vsako leto proizvesti ~ 2,7 x 1010 kg novega fosfida za neprekinjeno črpanje v srednjo atmosfero, ki nato reagira s kapljicami žveplove kisline, da nastane opaženi fosfin.
Potem pride do lave. Avtorji izračunajo, da bi morala Venera vsako leto proizvesti 93 kubičnih kg lave, da bi proizvedla dovolj fosfidov.
Vulkani in tokovi lave na Veneri. Na površini Venere je več kot 1000 vulkanskih struktur, površina planeta pa je več kot 90 % bazalta, kar kaže, da je bila Venera verjetno skoraj v celoti napolnjena z lavo. Zasluge: NASA/JPL
Vprašanje, na katerega se vse to postavlja, je: »Ali Venera vsako leto proizvede toliko lave? In tukaj postane težavno, če še ni.
Obstajajo široke znanstvene ocene Venerinega vulkanskega delovanja. Nekatere od teh raziskav pravijo, da lahko Venera proizvede toliko lave. Drugi pravijo ne. V znanstvenem svetu še ni dogovorjenega sklepa. Toda ocene temeljijo na znanstvenih podatkih, zlasti iz VIRTIS instrument na ESA Venus Express .
Barvni prekrivni element prikazuje oddajno moč, ki izhaja iz podatkov o površinski svetlosti VIRTIS, pridobljenih z misijo Venus Express ESA¹. Območje visoke emisivnosti (prikazano v rdeči in rumeni barvi) je osredotočeno na vrh in svetle tokove, ki tam izvirajo. Slika z dovoljenjem NASA/JPL-Caltech/ESA; slika, ki sta jo ustvarila Ryan Ollerenshaw in Eric DeJong iz skupine za vizualizacijo sončnega sistema, JPL.
'Namesto da bi kazali na obstoj življenja v oblakih, trdimo, da fosfin kaže na Venero, ki je danes geološko aktivna ...'
Truong in Lunine, 2020.
V tem članku se je avtor skliceval na eno študijo, ki je izračunala proizvodnjo Venerine lave med 23 km3/leto in 235 km3/leto. Razpravljajo o dodatnih podrobnostih v ocenah proizvodnje lave, preden napišejo 'Vse te ocene so primerljive s 93 km3/leto, ki jih izračunamo, kot je potrebno za proizvodnjo fosfidnega vira fosfina.'
Je to konec domneve, da bi življenje v Venerinih oblakih lahko proizvajalo fosfin? Kdo ve.
'Hipoteza Greaves et al., 2020, da življenje proizvaja PH3 v oblakih Venere, zahteva tako izjemno trditev, da življenje obstaja v oblakih, kot tudi mehanizem za ohranjanje njegove sposobnosti preživetja, ko kapljice v aerosolnem sloju rastejo in tonejo,' pišejo avtorji. In seveda vsi vemo, kaj je Carl Sagan rekel o izjemni trditvi.
Za avtorje je njihova lastna hipoteza bolj verjetna. 'Naša hipoteza,
namesto tega zahteva, da Venera trenutno doživlja visoko stopnjo bazaltnega vulkanizma, ki pa je skladna z opazovanji vesoljskih plovil in laboratorijskimi poskusi.
'Namesto da bi kazali na obstoj življenja v oblakih, trdimo, da fosfin kaže na Venero, ki je danes geološko aktivna - sklep, ki je za biologe morda razočaran, vendar zagotovo
zanimivo za planetarne znanstvenike.'
Po pravici do avtorjev izvirnega članka, ki je napovedal odkritje fosfina na Veneri, nikoli niso trdili, da je to dokaz življenja. Sami so bili do tega sklepa previdni. 'Če to ni življenje, potem naše razumevanje skalnatih planetov močno primanjkuje,' je dejal soavtor Janusz Petkowski.
In soavtorica Clara Sousa-Silva je dejala: »Zdaj bodo astronomi razmišljali o vseh načinih, kako upravičiti fosfin brez življenja, in to pozdravljam. Prosim, naredite, ker smo na koncu naših možnosti, da pokažemo abiotske procese, ki lahko tvorijo fosfin.'
Sliši se, kot da je čas za a misija na Venero da vse to uredim.
Več:
- Objavljena študija: Pogledi hipoteze: Ali bi lahko aktivni vulkanizmi danes prispevali k prisotnosti fosfina v Venerinem ozračju?
- Prvotna študija fosfina: Plin fosfin v oblakih Venere
- Vesolje danes: Ali so znanstveniki na Veneri pravkar našli znake življenja?
- Vesolje danes: Misije so že načrtovane, da bi ugotovili, kaj ustvarja biološki podpis na Veneri