Venus könnte also Leben haben! Aber wie finden wir das sicher heraus?! Wir müssen dorthin gehen.
Hier ist eine Zusammenfassung der bisherigen Lebensgeschichte der Venus:
Am 14. September die Entdeckung von Phosphingas in den Venuswolken wurde vorgestellt von einem Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Jane Greaves von der Cardiff University.
Angesichts des Phosphin-Nachweises eine 103-seitige Forschungsarbeit berechtigt„Phosphin auf der Venus lässt sich mit konventionellen Verfahren nicht erklären“,Co-Autor von einigen der ursprünglichen Wissenschaftler des Forschungsteams für Phosphin-Erkennung, darunter William Bains, Janusz J. Petkowski und Sara Seager, wurde beim Astrobiology Magazine eingereicht. Nach der Untersuchung von „Gasreaktionen, geochemischen Reaktionen (und), Photochemie“ als potenzielle Produzenten des Phosphins kam das Papier zu dem Schluss, dass:
Keiner dieser potenziellen Phosphin-Produktionswege reicht aus, um das Vorhandensein von ppb-Phosphin (parts per billion) auf der Venus zu erklären.
Bains et al. 2020
Wir kennen jedoch eine Art und Weise, wie Phosphin hergestellt wird ... durch das Leben. Auf der Erde wiederholt das Papier, 'Phosphin wird ausschließlich mit anthropogenen (menschlichen Aktivitäten) und biologischen Quellen in Verbindung gebracht'.
Beherbergen die Wolken der Venus Leben? C. NASA
Zwei Tage nach der Phosphin-Ankündigung bestätigten Mansavi Lingam und Abraham Loeb, dass die Phosphinkonzentrationen in der Venusatmosphäre plausibel generiert werden durch Mikroben, die in den Wolken leben. Wären die Phosphinkonzentrationen viel höher gewesen, könnte das Gas dennoch das Ergebnis eines unbekannten chemischen oder geologischen Prozesses sein. Aber sogar Biomasse, die um Größenordnungen niedriger ist als die, die wir in unserer eigenen Luftbiosphäre auf der Erde finden könnte theoretisch erzeugen die 20 ppb Phosphinkonzentrationen, die wir beobachtet haben.
Wow ... wir leben also in einer Zeit, in der wir ernsthaft über existierendes Leben auf einer anderen Welt in unserem Sonnensystem diskutieren. Sicherlich möchte die gesamte Astrobiologie-Gemeinschaft (und auch der Rest von uns) eine Biosignatur – ein potenzieller Marker für Leben wie Phosphin – tatsächlich Leben sein. Aber aus wissenschaftlicher Disziplin wollen wir nicht einfach zum Schluss springen dass es Außerirdische sind. Wir müssen zu den Wolken selbst zurückkehren, um die wahre Natur der Phosphin-Erkennung zu entdecken.
Zurück zur Venus:
Ich sage „Rückkehr“, weil die Erde in der Vergangenheit Missionen zu den Wolken der Venus geschickt hat. 1986 wurde die russischeVegaMission (eine Kombination der russischen WörterJakobsmuschelundGallilei– Venus und Halley) verwendeten eine Ballonsonde, um die Meteorologie der Venus zu verstehen. Die Mission hatte zwei Ziele, erstens, um den Pass des Kometen Halley durch das Sonnensystem in diesem Jahr zu nutzen, um Bilder des Kometen aufzunehmen, und ging dann weiter zur Venus.
Vega Missionsdiagramm – Public Domain
Vega bestand aus einem Lander und einem Ballon, der in Wolkenhöhen von etwa 53,6 km blieb. Der Ballon selbst hatte einen Durchmesser von 3,4 m und eine Gesamtmasse von 21 kg. Das mit dem Ballon verbundene Instrumentenpaket maß die meteorologischen Bedingungen der Venus über einen Zeitraum von 46 Stunden und sendete Daten mit 2 kb/s (2 Kilobit pro Sekunde…. nicht weit von meiner ersten DFÜ-Verbindung) zurück zur Erde Oberfläche, Temperatur und Druck der Venus sind ähnlich wie auf der Erde… sie entsprechen auch den Höhen, in denen Phosphin nachgewiesen wurde.
Vega-Ballonsonde im Udvar-Hazy Center der Smithsonian Institution ausgestellt. Foto von Geoffrey A. Landis. CC von SA 4.0
Seit Vega wurden andere mögliche Missionen mit ihren jeweiligen Geräten erforscht. Im Jahr 2010, Luftfahrtingenieur Graham Dorrington eine Rezension zusammengestellt verschiedener technischer Lösungen zur Erforschung der Venuswolken. Die Lösungen umfassten Gleitschirme, Drachen, ausklappbare Flügelsegler, Solarflugzeuge und Luftschiffe. Es wurden sogar großformatige Versionen dieser Lösungen vorgeschlagen für zukünftige Kolonisation der Venus in wolkenbasierten Lebensräumen. Dorrington kam auf der Grundlage der Ergebnisse des Vega-Programms zu dem Schluss, dass die weitere Verwendung ballonbasierter Designs die „bevorzugteste Plattform“ zu sein schien. Mit dem jüngsten Phosphin-Nachweis in den von Vega betriebenen Höhen und der früheren Forschung zur Wirksamkeit von Ballons wurde also ein neuer vorgeschlagener lebensnotwendige Ballonmission wurde von einem Team einschließlich Mansavi Lingam entwickelt; Co-Autor der theoretisch benötigten Biomasse für die Phosphinsignatur. Während Vega eine meteorologische Studie der Venus war, wurden diese Ballons mit der Lebenserkennung als Hauptaufgabe gestartet. Wie das Forschungsteam feststellt:„Die eindeutigste Methode … besteht darin, Raumsonden zur Venus zu schicken, um vor Ort Messungen und Experimente ihrer Wolkenschichten durchzuführen.“
Künstlerische Darstellung der Ballon-/Luftschiff-Technologie, die in Zukunft für die zukünftige Kolonisierung der Venus sowie für die Erforschung verwendet werden könnte – c. NASA
Ballon 2.0
Diese neue Venus-Ballon-Mission hätte 4 Hauptziele. 3 davon wären primäre lebenssuchende Ziele mit einem vierten meteorologischen Nebenquest-Ziel. Die 3 Vorwahlen sind:
1) Sammeln Sie Aerosol- und Staubproben, um nach mikroskopischem Leben zu suchen. Frühere Forschungen der MIT-Planetenwissenschaftlerin Sara Seager legten nahe, dass Mikroben in Aerosolen innerhalb der Venuswolken leben könnten, die würde zwischen Hydratations- und Austrocknungszuständen wechseln als sie in niedrigere und heißere Höhen niederfielen. Zusätzlich zu den Phosphinnachweisen eine merkwürdige Absorption von UV-Licht wurde auch in den Wolken der Venus beobachtet. Es wurde vermutet, dass UV-Licht für Photosyntheseprozesse von Mikroben in den Wolkenschichten absorbiert wird. Wenn eine dieser Lebensformen existiert, könnte der Ballon sie mithilfe von winzigen Sammelplatten, Petrischalen und kleinen Kameras finden, die als Mikroskope dienen.
2) Suche nach Anzeichen von makroskopischem Leben. Makroskopisches Leben könnte möglicherweise einfach mit einer Kamera an Bord des Ballons beobachtet werden. Der Vorschlag schlägt eine Einheit ähnlich der 250-g-Megapixel-Kamera an Bord des Curiosity Rover auf dem Mars vor, die produziert hat unglaubliche Bilder von der Oberfläche des Roten Planeten. Makroskopisches Leben in der Luft ist für eine Welt wie die Venus nicht außerhalb des Bereichs der Möglichkeiten. 1976 stellten Carl Sagan und Edwin Salpeter die Hypothese einer Luftökologie in den Wolken des Jupiter . Sie stellten sich „Sinker und Schwebekörper“ in der gesamten Jupiteratmosphäre vor – eine Kombination von Organismen, die photosynthetischem Plankton ähneln, die von Kreaturen mit „Schwimmerblasen“ gefüttert werden, um in den Wolken zu bleiben. Wenn es in den Wolken der Venus eine solche makroskopische Ökologie gibt, sollte eine Kamera sie erkennen können.
3) Suchen Sie nach Bausteinen des Lebens. Dazu gehören komplexe organische Verbindungen, Polymere, Aminosäuren und Nukleotide. Diese Mission würde die Installation einer Miniatur erfordern Massenspektrometer im Instrumentenpaket des Ballons. Ein Massenspektrometer wäre das schwerste und leistungsstärkste Instrument an Bord des Ballons.
4) Meteorologische Studien der Venuswolken. Dieses Ziel ähnelt der vorherigen Vega-Mission, bei der der Ballon mit atmosphärischen Sensoren ausgestattet werden musste. Das ist die Nebenquest-Mission.
Künstlerische Darstellung einer theoretischen Ballonsonde in Venuswolken c. T. Balint ESA
Wie bei allem, was Sie in den Weltraum schicken, wird Ihre Mission durch Gewicht und Kraft eingeschränkt. Sie können mit mehr Sachen mehr Dinge im Weltraum tun ... aber Sachen nach oben zu bringen und ihnen Macht zu geben, wird mit mehr Sachen schwieriger. Das ist Physik! Das Team schlug zwei Architekturvarianten der Ballons vor. Die Variante der Kategorie 1 ist leichter und trägt nur Ausrüstung, um die Missionsziele 1 und 2 zu erfüllen. Ziel 3 ist das schwerste und erfordert das Massenspektrometer und Ziel 4 ist immer noch eine Nebenmission. Jeder Ballon der Kategorie 1 würde insgesamt 1,7 kg wiegen (erstaunlich, wenn man bedenkt, was er mit diesem Gewicht alles erreichen muss) und würde schätzungsweise 48 Stunden betrieben – ähnlich dem Vega-Betriebsfenster. In diesen 48 Stunden könnte ein einzelner Ballon 20 MB Daten zur Erde zurücksenden, die insgesamt 140 Bilder enthalten würden. Angenommen frühere Schätzungen zur Biomassedichte Ein einzelner Ballon könnte theoretisch im gleichen Zeitrahmen bis zu 1700 Mikroben aus der Atmosphäre entfernen. Auch wenn die Schätzungen der Biodichte um Größenordnungen weit davon entfernt sind, kommt das Forschungsteam zu dem Schluss, dass „es denkbar ist, dass jede Sonde (Kategorie) 1 über eine Mikrobe stolpert“. Mindestens ein. Theoretisch könnte der Ballon mit weniger als 5 W Leistung betrieben werden.
Die Sonden der Kategorie 2 sind sperriger und bieten Platz für das Massenspektrometer, wodurch die Missionsziele 3 und möglicherweise 4 abgeschlossen werden können enthält 715 Bilder. Der Leistungsbedarf wäre höher – wahrscheinlich etwa 15 W oder mehr (immer noch weniger als eine typische LED-Lampe in Ihrem Haus).
Abb. 1. von Bains et al. 2020 zeigt die gemäßigte Zone in den Venuswolken, in der möglicherweise Leben möglich ist und in der Phosphin nachgewiesen wurde. (Abbildung modifiziert aus (Seager et al. 2021))
Beide Ballondesigns verwenden „off-the-shelf“-Technologie, die derzeit verfügbar ist, was bedeutet, dass die Mission innerhalb der nächsten 2-3 Jahre gestartet werden könnte. Während die Sonde der Kategorie 2 mehr Forschung auf der Venus betreiben könnte, bedeutet die höhere Nutzlast, dass Sie viel weniger Ballons auf einmal senden können. Irgendwann sinken die Renditen. Die Autoren skizzieren also eine plausible Mission, die die Ballons der Kategorie 1 verwendet. Eine Mission, die auf der Architektur der Kategorie 1 basiert, könnte ein Fahrzeug zur Venus schicken, das 11 der Ballons für etwa 20 Millionen Dollar trägt. Wissen Sie, das Leben auf einer anderen Welt innerhalb der nächsten 3 Jahre für 20 Millionen zu entdecken, scheint mir eine lohnende Investition zu sein.
Als ich diesen Artikel schrieb, hatte ich Gänsehaut. Wir diskutieren möglicherweise über eine der größten Entdeckungen aller Zeiten, die uns bevorsteht. Diese Entfaltung ist auch wichtig! Das ist die Wissenschaft – so funktioniert Wissenschaft! Wir werden nicht einfach plötzlich Ballons auf die Venus gesetzt und Leben gefunden haben. Was wir sehen, ist eine Entdeckung – Phosphin, die auf früheren Forschungen aufbaut, die zu mehr Studien führen – Geologie/Chemie ausschließen, was zu mehr Forschung führt – Biodichteberechnungen, die zu Vorschlägen für das Missionsdesign führen. Jeder dieser Schritte umfasst mehr Wissenschaftler, Forscher, Ingenieure und die Zusammenarbeit aller, um die Entdeckung zu ermöglichen. Dieser Prozess wird bei den großen wissenschaftlichen Ankündigungen manchmal ausgeschlossen. Aber diese einzelnen Schritte und der Rückblick auf die Reise geben uns die Gewissheit, dass wir unsere Entdeckungen gemacht haben. Jetzt müssen wir abwarten, ob jemand diesen Missionsdesign-Vorschlag zur Umsetzung aufnimmt. Lassen Sie uns in der Zwischenzeit den Kopf in den Wolken behalten – Sie wissen nie, was Sie dort finden können.
Mehr zu erkunden:
Originalpapier: Eine Vorläufermission für die venusianische Astrobiologie - Hein et al. 2020
Universe Today – Haben Wissenschaftler gerade Lebenszeichen auf der Venus gefunden?
Universe Today – Kolonisierung der Venus mit schwimmenden Städten
Phosphin auf der Venus lässt sich mit konventionellen Verfahren nicht erklären – Astrobiologie - Bains et al. 2020
(UV-Absorption in der Venus) Astrobiologie und Venusforschung – Grinspoon und Bullocks 2007
Partikel, Umgebungen und mögliche Ökologien in der Jupiteratmosphäre – Sagan and Salpeter 1976
Die Optionen der atmosphärischen Venus-Plattform wurden überarbeitet – Dorrington 2010
