Es gibt nichts Besseres als einen guten, altmodischen Wissenschaftskampf. Wenn die in Frage gestellte Entdeckung eine der öffentlichsten und faszinierendsten des letzten Jahres ist, wird sie mit Sicherheit noch interessanter. Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Andrew Lincoln und Victoria Wiesen an der University of Washington (UW) und unter Beteiligung von Mitgliedern einer Vielzahl von NASA-Labors und anderen Universitäten hat die Entdeckung von Phosphin in der Atmosphäre der Venus war das zuerst angekündigt letztes Jahr. Ihre Erklärung ist viel einfacher: Es war höchstwahrscheinlich Schwefeldioxid , eines der am häufigsten vorkommenden Materialien, die bereits in der Atmosphäre der Venus bekannt sind.
Ihr Modell berücksichtigt zwei wichtige Korrekturfaktoren der ursprünglichen Studie. Zuerst wurde die Position in der Atmosphäre der Venus korrigiert, in der das Signal, das Phosphin anzeigte, tatsächlich beobachtet wurde. Zweitens wurde die Gesamtmenge an Schwefeldioxid korrigiert, die zum Zeitpunkt der Beobachtungen in der Atmosphäre der Venus vorhanden war.
Maat Mons wird in dieser computergenerierten dreidimensionalen Perspektive der Venusoberfläche dargestellt. Dieses NASA-Magellan-Bild wurde am 22. April 1992 veröffentlicht.
Bildnachweis: NASA
Die Beobachtungen, die als Grundlage für das Originalpapier zur Ankündigung der Entdeckung von Phosphinen dienten, nutzten zwei Datenquellen, das James Clerk Maxwell Telescope ( JCMT ) im Jahr 2017 und das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array ( SEELE ) im Jahr 2019. Dies sind beides Radioteleskope, und sie erkennen das Vorhandensein verschiedener Materialien, indem sie die Frequenzen überwachen, bei denen ihr Signal von ihrem Beobachtungsziel absorbiert wird. Unterschiedliche Frequenzen korrelieren mit unterschiedlichen Materialien, so dass Forscher mit etwas raffinierter Mathematik zwischen verschiedenen Materialien in ihrem Beobachtungsziel unterscheiden können.
Leider liegen einige Materialien in ihren Absorptionsspektren sehr nahe beieinander. Schwefeldioxid und Phosphin sind zufällig zwei dieser Materialien – beide liegen sehr nahe bei 266,94 Gigahertz. Ursprünglich sah das Team einen sehr starken Rückgang dieser Frequenz in den JCMT-Daten, was darauf hindeutet, dass sie von etwas absorbiert wurde, aber es war unklar, ob es sich um Phosphin oder Schwefeldioxid handelte.
Video von UT über die Entdeckung von Phosphin auf der Venus.
Um Schwefeldioxid als Kandidaten zu eliminieren, griff das Team auf Daten von ALMA zurück, um Wellenlängen zu beobachten, bei denen nur Schwefeldioxid eine Wirkung haben würde. Sie fanden zwar das Vorhandensein von Schwefeldioxid, aber nicht in ausreichendem Maße, um das Signal zu erklären, das einige Jahre zuvor in den JCMT-Daten beobachtet wurde. Daraus schlossen sie, dass das JCMT-Signal zumindest teilweise durch die Anwesenheit von Phosphin verursacht wurde.
Dieser Befund hat schon viele verursacht Debatte innerhalb des Wissenschaftsgemeinschaft . Als die UW-Forscher dieses Ergebnis beweisen wollten, bemerkten sie etwas in den JCWT-Daten, das das ursprüngliche Team entweder falsch interpretierte oder übersah. Die Form der Wellenform bei 266,94 GHz deutete darauf hin, dass die vom Teleskop gesammelten Daten tatsächlich nicht von der Wolkenschicht der Venus stammten, wie das ursprüngliche Team vorgeschlagen hatte. Stattdessen kam es aus der oberen Atmosphäre der Venus, etwa 80 Kilometer von der Oberfläche des Planeten entfernt.
Das James-Clerk-Maxwell-Teleskop.
Bildnachweis: www.jach.hawaii.edu
Diese Unterscheidung ist aus verschiedenen Gründen wichtig. Am wichtigsten ist, dass Phosphin in diesen großen Höhen extrem zerbrechlich ist, da es viel wahrscheinlicher durch die in dieser Höhe vorhandene Strahlung zerstört wird. Das UW-Team berechnete, dass die Venus 100-mal mehr Phosphin in ihre Atmosphäre pumpen muss, als die Erde Sauerstoff aus allen Photosynthese auf seiner Oberfläche stattfinden kombiniert.
Das sieht schon nach einem unwahrscheinlichen Szenario aus. Das UW-Team fand jedoch im ursprünglichen Datensatz einen weiteren erschwerenden Faktor. Die Menge an Schwefeldioxid in der Atmosphäre der Venus wurde in den ALMA-Daten wahrscheinlich deutlich unterschätzt.
Zwei der 12-Meter-Antennen des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) blicken am Array Operations Site (AOS) des Observatoriums in den Himmel.
Bildnachweis: ALMA
ALMA kann Gase fast überall auf seinem Beobachtungsziel erkennen. Das hat zwar einige wesentliche Vorteile, aber das Problem ist, dass Gase, die weiter verbreitet sind, wie etwa Schwefeldioxid auf der Venus, tatsächlich schwächere Signale abgeben als Punktquellen, die auf ein bestimmtes Gebiet konzentriert sind.
Dieser Effekt wird als „Spektrallinienverdünnung“ bezeichnet und betrifft andere Teleskope wie das JCMT nicht. UW-Forscher berechneten die ursprünglich in den JCMT-Daten gefundene Menge an Schwefeldioxid neu, indem sie angepasste Werte für die ALMA-Daten verwendeten, um die Spektrallinienverdünnung zu korrigieren, und stellten fest, dass das gesamte JCMT-Signal bei 266,94 GHz nur durch Schwefeldioxid erklärt werden konnte.
Bild der im Infraroten leuchtenden Venusatmosphäre, aufgenommen von Akatsuki .
Bildnachweis: JAXA
Diese Ergebnisse weisen auf eine viel einfachere Begründung für das Vorhandensein von Phosphin auf der Venus hin – dass es tatsächlich keines gibt, und es war einfach eine verzerrte Messung von Schwefeldioxid, die zu dem Signal führte, das letztes Jahr so viel Aufregung verursachte. Zum Verdienst des ursprünglichen Teams baten sie andere Wissenschaftler, ihre Daten zu prüfen und ihre Ergebnisse zu validieren oder zu entkräften, genau wie es die wissenschaftliche Methode erfordert. Das ist eines der besten Dinge an Wissenschaftskämpfen – sie basieren auf objektiven Fakten und nicht auf individuellen Meinungen, und normalerweise bleiben persönliche Animositäten aus der Diskussion, wie es in diesem abweichenden Papier zu sein scheint.
Die Ergebnisse dieser Meinungsverschiedenheiten führen normalerweise auch zu einem besseren Verständnis unseres Universums und unseres Platzes darin, und das scheint hier sicherlich der Fall zu sein. Wir könnten auch Millionen von Dollar einsparen, wenn wir ein Phantomsignal einer Chemikalie verfolgen, die es nie gegeben hat. So oder so soll die wissenschaftliche Methode genau so funktionieren – gut gemacht sowohl vom ursprünglichen Berichterstatterteam als auch vom UW-Team.
Erfahren Sie mehr:
IHRE: Angebliches Phosphin auf der Venus ist eher gewöhnliches Schwefeldioxid, zeigt eine neue Studie
arXiv: Der behauptete Nachweis von PH3 in den Wolken der Venus stimmt mit mesophärem SO2 . überein
AUS: Vielleicht könnten Vulkane das Phosphin in der Atmosphäre der Venus erklären
ABC: „Lebenszeichen“ auf der Venus könnten nur gewöhnliches Schwefelgas sein.
Leitbild:
Bild der Venus, aufgenommen von Mariner 10.
Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
