Haben Wissenschaftler gerade Lebenszeichen auf der Venus gefunden?

Ein Team von Wissenschaftlern hat gerade eine Veröffentlichung veröffentlicht, in der die Entdeckung einer eigentümlichen Chemikalie in den Wolkenspitzen der Venus angekündigt wird. Soweit Wissenschaftler wissen, konnte diese Chemikalie namens Phosphin nur durch lebende Prozesse auf einem Planeten wie der Venus hergestellt werden. Also springt das ganze Internet auf diese Geschichte.

Aber fanden sie Lebenszeichen? Oder gibt es eine andere Erklärung?

Vor Jahrzehnten fragten sich Wissenschaftler und Drehbuchautoren über das Leben auf der Venus. Kein Raumschiff hatte uns besucht, und wir konnten nicht durch die dicke, dunstige Atmosphäre sehen, sodass unserer Fantasie keine Grenzen gesetzt waren. Da unten könnte fast alles vor sich gehen, außer Sichtweite. Als jedoch Anfang der 1960er-Jahre Raumschiffe zu Besuch kamen, wurde klar, dass Leben auf der Venus unwahrscheinlich war. Venus wurde als glühend heißes Höllenloch mit einer giftigen Atmosphäre und erdrückendem Druck enthüllt.

Bevor sie ein wissenschaftliches Verständnis der Venus erlangten, war für Science-Fiction-Autoren alles möglich. Dies ist ein Comic-Cover von Avon aus dem Jahr 1950. Von Gene Fawcette – Pulp cover, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4320460

Aber das Denken hinter dem Leben auf der Venus verschwand nicht vollständig. In letzter Zeit haben sich Wissenschaftler gefragt, ob einfach das Leben könnte überleben in der ungewöhnlich bewölkten Atmosphäre der Venus. Extremophile könnten in den sauren oberen Teilen der Atmosphäre des Planeten überleben, wo die Temperaturen kühler waren als die Oberflächentemperatur von 462 Grad Celsius. In diesen oberen Schichten sind Druck und Temperatur ähnlich wie auf der Erde.

Hier wurde die Entdeckung von Phosphin (PH₃) in den Wolken kommt herein.

„Das Besondere an Phosphin ist, dass es ohne Leben sehr schwierig ist, auf felsigen Planeten Phosphin herzustellen.“

Clara Sousa-Silva, Co-Autorin, MIT, Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences

Die neue Studie, die diese Entdeckung ankündigt, trägt den Titel „ Phosphingas in den Wolkendecks der Venus .“ Es wurde in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht und die Hauptautorin ist Jane Greaves von der Cardiff University. Andere Autoren kommen vom MIT, Cambridge und einer Handvoll anderer Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt.

Zunächst einmal ist die Entdeckung von Phosphin kein direkter Beweis für Leben. Phosphin ist möglich Biomarker . Das heißt, wir wissen, dass es von Mikroorganismen produziert werden kann. Hier auf der Erde wird es von Organismen auf zerfallendem organischem Material produziert, und Phosphin ist ein regelmäßiger Bestandteil der Atmosphäre. Soweit Wissenschaftler wissen, wird Phosphin entweder durch Leben oder durch chemische Prozesse hergestellt, die enorm viel Energie benötigen.

Wolkenstrukturen in der Atmosphäre der Venus, gesehen vom Ultraviolet, Visible and Near-Infrared Mapping Spectrometer (VIRTIS) von Venus Express im Jahr 2007 (ESA)

Phosphin wurde auch in der Atmosphäre des Jupiter gefunden. Auf einem Gasriesen wie Jupiter ist genug Energie vorhanden, damit sich Phosphin abiotisch bilden kann. Tief in der Atmosphäre können extreme Temperatur und Druck Phosphin erzeugen, und Strömungen können es hoch in die Atmosphäre treiben. Aber auf einer leblosen, felsigen Welt wie der Venus sollte Phosphin nicht vorhanden sein. Es sollte oxidiert werden, und es ist einfach nicht genug Energie da, um es zu produzieren.

'Wenn dies nicht Leben ist, dann fehlt es unserem Verständnis von Gesteinsplaneten stark.'

Co-Autor Janusz Petkowski, Research Scientist, MIT, Dept. of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences

Daher hat seine Anwesenheit in der Atmosphäre der Venus alle Aufmerksamkeit erregt.

Das Team ist sehr zuversichtlich, Phosphin gefunden zu haben. In ihrer Arbeit schreiben sie: „Wir sind nicht in der Lage, außer PH . eine andere chemische Spezies zu finden₃das kann die beobachteten Merkmale erklären. Wir schließen daraus, dass die Kandidatendetektion von PH₃ist robust…“.

Sie führten eine umfassende Analyse ihrer Ergebnisse durch und versuchten, eine Möglichkeit zu finden, wie das Phosphin der Venus ohne lebende Quelle erklärt werden könnte. In ihrem Papier schreiben sie, dass „Die Anwesenheit von PH₃ist nach eingehender Untersuchung der stationären Chemie und der photochemischen Pfade ungeklärt, ohne dass derzeit abiotische Produktionsrouten in der Atmosphäre, den Wolken, der Oberfläche und dem Untergrund der Venus oder durch Blitze, vulkanische oder meteoritische Lieferungen bekannt sind.“

Das Team hofft, dass andere Wissenschaftler eine Erklärung finden.

„Es ist sehr schwer, ein Negativ zu beweisen“, sagt Clara Sousa-Silva, Forscherin am Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) des MIT. „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.“

Das Phospin muss entweder aus dem Leben kommen oder es ist ein chemischer Prozess am Werk, von dem Wissenschaftler noch nichts wissen.

„Das bedeutet, dass es sich entweder um Leben handelt oder um eine Art physikalischer oder chemischer Prozess, den wir auf Gesteinsplaneten nicht erwarten“, fügt Co-Autor und EAPS-Wissenschaftler Janusz Petkowski hinzu.

Die Lage des Phosphins ist Teil dessen, was das Interesse aller geweckt hat.

Die Atmosphäre der Venus ist heiß, dicht, giftig und extrem sauer. Es kann eine Milliarde Mal saurer sein als die Erde, was die Definition dessen, was wir eine extreme Umgebung für das Leben nennen würden, erweitert. „Die Venus ist eine sehr herausfordernde Umgebung für das Leben jeglicher Art“, sagt Seager.

Aber es gibt eine Region hoch in der Atmosphäre der Venus, in der die Dinge anders sind.

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 haben sich gefragt, ob das Leben dort überleben könnte. Und hier fand dieses Forscherteam das Phosphin.

Ein zusammengesetztes Bild des Planeten Venus, wie es von der japanischen Sonde Akatsuki gesehen wurde. Die Wolken der Venus könnten Umgebungsbedingungen aufweisen, die dem mikrobiellen Leben förderlich sind. Bildnachweis: JAXA/Institute of Space and Astronautical Science

„Dieses Phosphin-Signal ist perfekt positioniert, wo andere vermutet haben, dass das Gebiet bewohnbar sein könnte“, sagt Petkowski.

Greaves und ihr Team machten den ersten Phosphin-Nachweis mit dem James Clerk Maxwell-Teleskop in Hawaii. Sie suchten in der Atmosphäre der Venus nach unerwarteten Molekülen, die Signale für Leben sein könnten. Dann kontaktierten sie Sousa-Silva, eine Expertin für Phosphin.

Sousa-Silva interessiert sich für Phosphin, weil es eine Biosignatur ist. Aber sie erwartete, im Rahmen der wissenschaftlichen Gesamtbemühungen, Leben an anderer Stelle in der Galaxie zu identifizieren, auf entfernten Exoplaneten nach dem Molekül Ausschau zu halten.

'Ich dachte wirklich weit, viele Parsec entfernt, und dachte wirklich nicht an den uns am nächsten gelegenen Planeten', sagte Sousa-Silva in a Pressemitteilung .

Das Team wollte mehr Bestätigung für seine Entdeckung, also wandte es sich an die Europäische Südsternwarte SEELE (Atacama Large Millimeter/Sub-Millimeter-Array). Es hat eine höhere Empfindlichkeit als das James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), das den ersten Befund machte. ALMA-Beobachtungen bestätigten, was das Team gefunden hatte: ein Lichtmuster, das dem entsprach, was Phosphingas in den Venuswolken emittieren würde.

Diese Figur ist von a 2020 Papier von einigen der gleichen Autoren des neu veröffentlichten Papiers. Es zeigt einen vorgeschlagenen Lebenszyklus für das mikrobielle Leben der Venus in der Luft. (1) Ausgetrocknete Sporen (schwarze Kleckse) verbleiben im unteren Dunst. (2) Der Aufwind von Sporen transportiert sie in die bewohnbare Schicht. (3) Sporen wirken als CCN und keimen, sobald sie von Flüssigkeit umgeben sind (mit gelösten Chemikalien), und werden metabolisch aktiv. (4) Metabolisch aktive Mikroben (gestrichelte Kleckse) wachsen und teilen sich in Flüssigkeitströpfchen (durchgezogene Kreise). Die Flüssigkeitströpfchen wachsen durch Koagulation. (5) Die Tröpfchen erreichen eine Größe, die groß genug ist, um sich gravitativ aus der Atmosphäre abzusetzen; höhere Temperaturen und Tröpfchenverdunstung lösen Zellteilung und Sporulation aus. Die Sporen sind klein genug, um einer weiteren Sedimentation nach unten zu widerstehen und bleiben in der unteren Dunstschicht „Depot“ suspendiert. Bildquelle: Seager et al, 2020.

Mit ihren ALMA- und JCMT-Daten wandten sie sich einem Modell der Venusatmosphäre zu, um sie zu verstehen. Dieses Modell wurde von Hideo Sagawa von der Kyoto Sangyo University entwickelt. Sagawa ist auch Co-Autor der neuen Studie.

Die Ergebnisse zeigten, dass Phosphin mit einer Konzentration von nur 20 ppb (Teile pro Milliarde) ein sehr kleiner Teil der Venusatmosphäre war. Obwohl dies ein extrem kleiner Bruchteil ist, ist die Konzentration in der Erdatmosphäre, wo die einzige Quelle biologisch ist, kann noch niedriger sein.

Dann war das Team damit beschäftigt, ihre Ergebnisse mit allem in Einklang zu bringen, was Wissenschaftler über die Venus wissen. Sie erforschten alle Wege, die das Vorhandensein von Phosphin ohne Leben erklären könnten. Sie haben eine ganze Reihe von Möglichkeiten in Betracht gezogen, die Sonnenlicht, Oberflächenmineralien, vulkanische Aktivität, einen Meteoriteneinschlag und Blitze beinhalten.

„Wir sind wirklich alle möglichen Wege gegangen, die auf einem felsigen Planeten Phosphin produzieren könnten“, sagt Petkowski. 'Wenn dies nicht Leben ist, dann fehlt es unserem Verständnis von Gesteinsplaneten stark.'

Wenn Leben hinter diesem Phosphin steckt, dann befindet sich dieses Leben in einer schwierigen Lage. Es ist im gemäßigten Wolkendeck der Venus gefangen, weit über der höllischen Oberfläche des Planeten. Wie ist es dorthin gekommen?

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Venus vor Milliarden von Jahren bewohnbar war. Vielleicht hatte es sogar Ozeane. Es könnte sogar der erste bewohnbare Planet in unserem Sonnensystem gewesen sein. Es ist möglich, dass jedes Leben, das in den Wolken lebt, ein Nachkomme des alten Oberflächenlebens ist, genauso wie Überreste des frühen Lebens der Erde in sauerstoffarmen Schlämmen überleben, die durch die sich ändernden Bedingungen verbannt wurden.

„Vor langer Zeit dachte man, dass die Venus Ozeane hat und wahrscheinlich wie die Erde bewohnbar war“, sagt Sousa-Silva. „Als die Venus weniger gastfreundlich wurde, hätte sich das Leben anpassen müssen, und sie könnten sich jetzt in dieser engen Hülle der Atmosphäre befinden, in der sie noch überleben können. Dies könnte zeigen, dass sogar ein Planet am Rand der bewohnbaren Zone eine Atmosphäre mit einer lokalen bewohnbaren Lufthülle haben könnte.“

Es wäre eine seltsame Lebensform, die in den Wolken der Venus existieren könnte. Es müsste sich ständig reproduzieren. Und es müsste für seine Zellfunktionen eine andere Flüssigkeit als Wasser verwenden. „Im Prinzip kann man einen Lebenszyklus haben, der das Leben ständig in den Wolken hält“, sagt Petkowski, der sich jedes venusianische Leben in der Luft grundlegend vom Leben auf der Erde unterscheidet. „Das flüssige Medium auf der Venus ist nicht Wasser wie auf der Erde.“

Das Team beabsichtigt, diese Ergebnisse mit weiteren Forschungen zu verfolgen. Sie wollen andere Teleskope verwenden, um zu versuchen, das Phosphin zu kartieren und zu sehen, ob es in täglichen oder saisonalen Zyklen kommt und geht, was darauf hindeuten könnte, dass Leben dahinter steckt.

Dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler potenzielle Lebenszeichen in der Venusatmosphäre gefunden haben. Aber die meisten chemischen Lebenszeichen können auch durch nicht lebende Prozesse erzeugt werden. Phosphin ist anders.

Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Venus in ihrer fernen Vergangenheit möglicherweise Wasserozeane hatte. Ein Land-Ozean-Muster wie das obige wurde in einem Klimamodell verwendet, um zu zeigen, wie Sturmwolken die alte Venus vor starkem Sonnenlicht hätten schützen und den Planeten bewohnbar machen können. Credits: NASA

„Technisch gesehen wurden in der Atmosphäre der Venus schon früher Biomoleküle gefunden, aber diese Moleküle werden auch mit tausend anderen Dingen als dem Leben in Verbindung gebracht“, sagt Sousa-Silva. „Der Grund, warum Phosphin so besonders ist, ist, dass es ohne Leben sehr schwierig ist, auf felsigen Planeten Phosphin herzustellen. Die Erde war der einzige terrestrische Planet, auf dem wir Phosphin gefunden haben, denn hier gibt es Leben. Bis jetzt.'

So steht es jetzt. Es gibt viele Schlagzeilen, die besagen oder zumindest andeuten, dass Wissenschaftler auf der Venus Lebenszeichen gefunden haben. Aber es ist ein bisschen nuancierter als das.

Phosphin kann zwar ein Lebenszeichen sein, es kann aber auch keins sein. Die Wahrheit ist, wir wissen es einfach noch nicht. Wie Co-Autorin Sousa-Silva sagt: „Es ist sehr schwer, ein Negativ zu beweisen.“ Und während wir beim Studium anderer Planeten und Monde immer besser werden, finden wir eine verwirrende Vielfalt physikalischer und chemischer Prozesse und Ergebnisse.

Dies könnte und ist wahrscheinlich einer davon.

Es ist faszinierend, sich vorzustellen, wie es aussehen wird, wenn wir jemals woanders Leben finden. Die Hollywood/Sci-Fi-Version davon beinhaltet oft das plötzliche Auftauchen einer technologisch fortgeschrittenen außerirdischen Rasse, ihrer riesigen Schiffe bedrohlich schwebend über den Städten der Erde. Oder ein tapferes Team von Forschern/Wissenschaftlern, das eine ferne Welt untersucht, stirbt durch xenomorphe parasitäre Reproduktion .

Aber in Wirklichkeit könnte es eher so aussehen. Ein winziges chemisches Signal, zunächst schwach, dann schrittweise verifiziert. Nur eine einzige Art von unwahrscheinlichem Molekül, das lauert, wo es nicht sein sollte. Unerwartet und anhaltend.

Mehr:

• Pressemitteilung: Astronomen haben möglicherweise eine Signatur von Leben auf der Venus gefunden
• Neue Forschung: Phosphingas in den Wolkendecks der Venus
• Andere Forschung: Der Dunst der unteren Atmosphäre der Venus als Depot für ausgetrocknetes mikrobielles Leben: Ein vorgeschlagener Lebenszyklus für die Persistenz der venusianischen Luftbiosphäre
• Universum heute: Könnte es Leben in den Wolkenspitzen der Venus geben?