Astronomen berichten, dass sie die Aminosäure Glycin in der Atmosphäre der Venus entdeckt haben
Fühlt es sich an, als wären heutzutage alle Augen auf die Venus gerichtet? Die Entdeckung des potenziellen Biomarkers Phosphin in der oberen Atmosphäre des Planeten im vergangenen Monat hat erwartungsgemäß viel Aufmerksamkeit erregt. Es besteht jedoch immer noch eine gewisse Unsicherheit darüber, was die Phosphin-Entdeckung bedeutet.
Nun behauptet ein Forscherteam, die Aminosäure Glycin in der Atmosphäre der Venus entdeckt zu haben.
Das Papier, in dem das Ergebnis bekannt gegeben wird, trägt den Titel „ Nachweis der einfachsten Aminosäure Glycin in der Atmosphäre der Venus .“ Der Hauptautor ist Arijit Manna, ein Ph.D. Forschungsstipendiat im Dept. of Physics am Midnapore College in Westbengalen, Indien. Das Papier befindet sich auf der Pre-Print-Site arxiv.org, was bedeutet, dass es noch nicht von Experten begutachtet und in einer Zeitschrift veröffentlicht wurde.
Es gibt ungefähr 500 bekannte Aminosäuren, aber nur 20 sind im genetischen Code vorhanden. Glycin ist das einfachste von ihnen.
Die Struktur der Aminosäure Glycin. Bildnachweis: Von NEUROtiker – Eigenes Werk, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1636637
Obwohl Glycin und andere Aminosäuren keine Biosignaturen sind, gehören sie zu den Bausteinen des Lebens. Tatsächlich sind sie die Bausteine von Proteinen. Sie waren auch einige der ersten organischen Moleküle, die auf der Erde erschienen. Glycin ist wichtig für die Entwicklung von Proteinen und anderen biologischen Verbindungen.
Die Forscher verwendeten das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um Glycin in der Atmosphäre der Venus spektroskopischer Art nachzuweisen. Sie fanden es in den mittleren Breiten, in der Nähe des Äquators. Dort war das Signal am stärksten und an den Polen wurde nichts festgestellt.
In ihrem Artikel schreiben die Autoren: „Sein Nachweis in der Atmosphäre der Venus könnte einer der Schlüssel zum Verständnis der Bildungsmechanismen präbiotischer Moleküle in der Atmosphäre der Venus sein. Die obere Atmosphäre der Venus durchläuft möglicherweise fast die gleiche biologische Methode wie die Erde vor Milliarden von Jahren.“
Diese beiden Sätze haben es in sich. Könnte in den Wolken der Venus ein biologischer Prozess ablaufen? Es „könnte“ einer der Schlüssel sein, und es „durchläuft“ möglicherweise dasselbe, was die Erde getan hat. Was bedeutet es?
Erst Phosphin, dann Glycin
Mitte September hat ein Forscherteam berichtet, dass Phosphin gefunden wurde in der oberen Atmosphäre der Venus (Greaves et al, 2020). Wie Glycin wurde es auch in mittleren Breiten stärker nachgewiesen. Phosphin kann eine Biosignatur sein und ist auf der Erde. Es kann aber auch chemisch erzeugt werden, was allerdings enorm viel Energie benötigt. Es wurde bei Jupiter und Saturn entdeckt, wo es reichlich Energie für seine Produktion gibt. Aber die Venus hat nicht die erforderliche Energie, um sie zu erschaffen.
Das Forscherteam, das Phosphin entdeckte, war in Bezug auf seine eigenen Ergebnisse umsichtig. In ihrer Arbeit baten sie andere Forscher fast darum, die Anwesenheit von Phosphin zu erklären, ohne das Leben zu beschwören. „Jetzt werden Astronomen an alle Möglichkeiten denken, Phosphin ohne Leben zu rechtfertigen, und das begrüße ich. Bitte tun Sie es, denn wir sind am Ende unserer Möglichkeiten, abiotische Prozesse zu zeigen, die Phosphin herstellen können.“
Diese Abbildung aus einer früheren Studie veranschaulicht die atmosphärische Schicht, die Phosphin enthält. Bildquelle: Truong et al., 2020.
Dann, ein paar Wochen später, tat ein anderes Forscherteam genau das. In ihr Papier , eine Hypothesenperspektive genannt, sagten sie, dass Vulkane für das Phosphin verantwortlich sein könnten. „Wir gehen davon aus, dass im Mantel gebildete Spuren von Phosphiden durch Vulkanismus an die Oberfläche gelangen und anschließend in die Atmosphäre ausgestoßen werden, wo sie mit Wasser oder Schwefelsäure zu Phosphin reagieren könnten.“
Der Nachweis von Phosphin bildet den Hintergrund für diese neueste Entdeckung. Beide Entdeckungen sind Teil der größeren Fragen rund um die Venus: Ist ihr Leben oder das Potenzial für Leben auf der Venus? Oder haben diese Chemikalien nichts mit dem Leben zu tun?
Forscher haben eine Region der Venusatmosphäre identifiziert, die Leben beherbergen könnte. Es wäre aus unserer Sicht eine bizarre und ungewöhnliche Anordnung.
Die Venus ist größtenteils äußerst unwirtlich. Die Atmosphäre ist sauer, die Temperatur ist heiß genug, um Raumschiff schmelzen , und der atmosphärische Druck ist erdrückend. Aber hoch in den Wolken, zwischen etwa 48 und 60 km (30 und 37 Meilen) über der Oberfläche, ist die Temperatur nicht so tödlich. In dieser Höhe reicht die Temperatur von -1 ° C bis 93 ° C (30 bis 200 ° F). Es ist sehr umstritten, aber einige Wissenschaftler glauben, dass eine Art einfaches Leben dort überleben und sich ständig fortpflanzen könnte, ohne jemals die Oberfläche des Planeten zu berühren. Phosphin wird leicht abgebaut, daher muss es kontinuierlich produziert werden, damit es nachgewiesen werden kann. Das Leben in dieser Höhe könnte die Quelle des Phosphins sein.
Künstlerische Darstellung der Venusoberfläche mit ihren Gewittern und einem Vulkan in der Ferne. Bildnachweis und ©: Europäische Weltraumorganisation/J. Was mehr
Diese neue Entdeckung von Glycin trägt nur zum Geheimnis und zur Ungewissheit bei. In ihrem Papier schlagen die Forscher vor, dass Hadley-Zellen könnte für die Bereitstellung eines Zuhauses fürs Leben verantwortlich sein. „Die Hadley-Zirkulation in den mittleren Breiten kann den stabilsten lebenserhaltenden Zustand ergeben, wobei Zirkulationszeiten von 70 bis 90 Tagen für die (erdähnliche) mikrobielle Reproduktion ausreichen.“
Außerdem stimmt der Nachweis von Glycin mit dem Nachweis von Phosphin überein. „Die Breitengrad-abhängige Verteilung von Glycin stimmt ungefähr (innerhalb von ?10?) mit der Nachweisgrenze von kürzlich nachgewiesenem Phosphin und mit der vorgeschlagenen oberen Hadley-Zellgrenze überein, wo Gas zwischen oberen und unteren Höhen zirkuliert.“
Diese Abbildung aus dem Papier zeigt das Mischungsverhältnis von NH2CH2COOH (Glycin) als Funktion der Atmosphärenhöhe (km) innerhalb der Wolke
Schicht (~75-80 km) (rote Kurve), verglichen mit der PH3 (Phosphin) (schwarze Kurve). Bildquelle: Manna et al., 2020.
Starte das Raumschiff noch nicht
Obwohl es sich um eine faszinierende Erkenntnis handelt, die weitere Untersuchungen wert ist, ist die Anwesenheit von Glycin bei weitem nicht annähernd ein Knockout-Schlag bei der Suche nach Leben anderswo. Die Autoren wissen dies und weisen darauf hin.
'Es sollte beachtet werden, dass der Nachweis von Glycin in der Atmosphäre der Venus ein Hinweis auf die Existenz von Leben ist, aber kein belastbarer Beweis.'
Es ist eine verwendete Zutatdurch das Leben, aber kein Hinweisdes Lebens.
Ihr Papier weist auf einige historische Experimente hin, die den chemischen Ursprung des Lebens auf der Erde untersuchen sollten. 1953 wurde die heute berühmte Miller-Urey-Experiment die frühen Bedingungen auf der Erde nachgebildet. Die Forscher stellten eine chemische Mischung aus Wasser, Methan, Ammoniak und Wasserstoff her und verwendeten dann Energie, um Blitze nachzuahmen. Das Ergebnis war eine Suppe aus komplexeren organischen Verbindungen.
Ein einfaches Diagramm des Miller-Urey-Experiments. Bildnachweis: Von Der ursprüngliche Uploader war Carny bei hebräischer Wikipedia. – Übertragen von he.wikipedia auf Commons., CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2173230
Das Experiment produzierte Glykolsäure, eine Vorstufe von Glycin, und die Ergebnisse bestätigten die Abiogenese Theorie. Das in der Venusatmosphäre nachgewiesene Glycin könnte auf demselben Weg wie das Miller-Urey-Experiment hergestellt worden sein. Es gibt auch andere chemische Wege zu Glycin, die in der Atmosphäre der Venus möglich sind.
„In der Astrophysik, chemischen Physik und Biophysik haben synthetische Reaktionswege der einfachsten Aminosäure Glycin aus einfachen Molekülen eine große Bedeutung für die chemische Evolution und die Entstehung des Lebens“, schreiben die Autoren. „Der Nachweis von Glycin in der Atmosphäre der Venus könnte darauf hindeuten
die Existenz einer frühen Lebensform in der Atmosphäre des Sonnenplaneten, weil Aminosäure ein Baustein des Proteins ist. Venus durchläuft möglicherweise die erste Stufe der biologischen Evolution.“
Oder es kann nicht sein.
'Obwohl Glycin auf der Erde durch biologische Verfahren hergestellt wird, ist es möglich, dass Glycin auf der Venus durch andere photochemische oder geochemische Mittel hergestellt wird, die auf der Erde nicht üblich sind.' Die Venus unterscheidet sich stark von der Erde, und dort finden Prozesse statt, die hier auf der Erde nicht vorhanden sind.
Hier kommen alle Warnungen ins Spiel.
Das Papier selbst wurde noch nicht begutachtet. Und es gibt einige Schwächen in den Ergebnissen.
Das spektroskopische Signal von Glycin ist beispielsweise dem von Schwefeloxid sehr ähnlich, sodass möglicherweise ein Fehler beim Nachweis von Glycin vorliegt. Und dies ist nur eine einzelne Erkennung, nicht dupliziert oder verifiziert. Außerdem ist Glycin die einfachste der Aminosäuren und wurde an anderer Stelle gefunden. Es war schon auf Kometen entdeckt und Meteoriten, wo es wirklich keine Hoffnung auf Leben gibt.
Es wurde auch auf keinem anderen Planeten als der Erde gesehen, was bedeutet, dass es überraschend wäre, es auf einer so feindseligen Welt wie der Venus zu sehen.
Um das herauszufinden, brauchen wir mehr Raumsonden, die die Venus besuchen. „Eine Venus-Mission mit direkter Probenahme von der Venusoberfläche und -wolke könnte die Quelle von Glycin auf dem Planeten bestätigen“, so die Autoren.
Die von der NASA vorgeschlagene DAVINCI-Mission (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) würde die chemische Zusammensetzung der Venusatmosphäre beim Abstieg zur Oberfläche untersuchen. Bildquelle: NASA.
Der Nachweis von Glycin, falls bestätigt, ist eine weitere faszinierende Entwicklung im Bestreben, den Aufstieg des Lebens zu verstehen. Oder es zeigt uns, dass Chemie, die präbiotisch zu sein scheint, nur in seltenen Fällen präbiotisch ist und den Rest der Zeit so gut wie nichts bedeutet. Es gibt so viel, was wir nicht wissen, und Missionen zur Venus sind die einzige Möglichkeit, mehr zu erfahren und einige unserer Fragen zu beantworten.
Aber vorerst können wir sicher sein, dass auf der Venus kein Leben gefunden wurde. Stattdessen haben wir vielleicht nur ein weiteres Teil des Puzzles entdeckt, das die komplizierte Atmosphäre der Venus ist.
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