Atmosfera Wenus ujawnia możliwe oznaki życia – po raz kolejny twierdzą naukowcy

Zapisz się na newsletter CNN „Teoria cudów”. Odkrywaj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

Cztery lata temu, Nieoczekiwane odkrycie W chmurach Wenus napotkał gaz wskazujący na życie na Ziemi – fosforinę. Argumentzarabiać Nagany W kolejnych obserwacjach nie udało mi się dopasować ich wyników.

Teraz ten sam zespół odpowiedzialny za odkrycie powraca z innymi obserwacjami, które po raz pierwszy przedstawił 17 lipca na spotkaniu Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego w Hull w Anglii. Ostatecznie obserwacje te staną się podstawą jednego lub większej liczby badań naukowych, a prace te już się rozpoczęły.

Naukowcy twierdzą, że dane zawierają mocniejsze dowody na obecność fosfiny w obłokach Wenus, naszej najbliższej planety. Czasami nazywana jest planetą Ziemia. Zły bliźniakTa planeta jest podobna pod względem wielkości do naszej planety, ale ma temperatury powierzchni zdolne do stopienia ołowiu i chmury żrącego kwasu siarkowego.

W pracach wykorzystano nowy odbiornik zamontowany na jednym z instrumentów używanych do obserwacji, Teleskopie Jamesa Clerka Maxwella na Hawajach, co dało zespołowi większą pewność co do swoich odkryć. „Istnieje również wiele takich samych danych” – powiedział Dave Clements, czytelnik astrofizyki w Imperial College w Londynie.

„Przeprowadziliśmy trzy kampanie monitorujące i tylko w jednej kampanii uzyskaliśmy 140 razy więcej danych, które uzyskaliśmy podczas pierwotnego odkrycia. To, co uzyskaliśmy do tej pory, wskazuje, że po raz kolejny dokonaliśmy odkrycia fosfiny” – powiedział.

Odrębny zespół, w którym uczestniczył również Clements, dostarczył dowodów na obecność innego gazu – amoniaku.

„To jest ważniejsze niż odkrycie fosfiny” – dodał. „Nadal jesteśmy od tego dalecy, ale jeśli na Wenus istnieje życie, które produkuje fosfinę, nie mamy pojęcia, dlaczego miałoby ją wytwarzać na Wenus istnieje życie. „Wytwarzają amoniak, więc wiemy, dlaczego chcą oddychać amoniakiem”.

Na Ziemi fosfina jest toksycznym, cuchnącym gazem powstającym w wyniku rozkładu materii organicznej lub bakterii, natomiast amoniak jest ostrym zapachem gazu, który występuje naturalnie w środowisku i jest również wytwarzany głównie przez bakterie pod koniec procesu rozkładu odpadów roślinnych i zwierzęcych.

„W atmosferze Saturna odkryto fosfinę, ale nie jest to nieoczekiwane, ponieważ Saturn jest gigantyczną planetą gazową” – powiedział Clements „W jego atmosferze znajduje się ogromna ilość wodoru, więc wszelkie związki na bazie wodoru, takie jak fosfina lub tam dominuje amoniak.”

Jednakże planety skaliste, takie jak Ziemia, Wenus i Mars, mają atmosfery, w których chemia jest zdominowana przez tlen, ponieważ nie miały one wystarczającej masy, aby utrzymać wodór, który posiadał w momencie powstania, i wodór ten uciekł.

Zatem znalezienie tych gazów na Wenus jest nieoczekiwane. „Według normalnych oczekiwań nie powinno ich tam być” – mówi Clements. „Zaproponowano, że fosfor i amoniak są biomarkerami, także na planetach pozasłonecznych, więc znalezienie ich w atmosferze Wenus jest również interesujące na tej podstawie”. „Kiedy opublikowaliśmy wyniki dotyczące fosfiny w 2020 r., było to zaskoczeniem, co jest całkowicie zrozumiałe”.

Późniejsze badania podważyły ​​wyniki, sugerując, że fosfina jest w rzeczywistości zwykłym gazem. dwutlenek siarki. Dane z narzędzi innych niż te, z których korzysta zespół Clementsa – m.in Statek kosmiczny Venus Express, Teleskop na podczerwień należący do NASA A teraz wymarły Obserwatorium Pogodowe w Sofii – Nie udało się także powtórzyć wyników badania fosfiny.

Clements powiedział jednak, że jego nowe dane pochodzące z… Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, czyli ALMAJest mało prawdopodobne, aby dwutlenek siarki był substancją zanieczyszczającą i aby brak fosfiny w innych obserwacjach wynikał z czasu. „Okazuje się, że wszystkie nasze obserwacje, w wyniku których odkryto fosfinę, przeprowadzono podczas przejścia atmosfery Wenus z nocy w dzień, a wszystkie obserwacje, w wyniku których nie znaleziono fosfiny, przeprowadzono podczas przejścia atmosfery z dnia w noc” – dodał. powiedział.

W ciągu dnia promieniowanie ultrafioletowe Słońca może rozkładać cząsteczki w górnych warstwach atmosfery Wenus. „Cała fosfina ulega wypaleniu i dlatego jej nie widać” – powiedział Clements, dodając, że jedynym wyjątkiem jest Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, które prowadziło obserwacje w nocy. Jednak dalsza analiza tych danych przeprowadzona przez zespół Clementsa ujawniła słabe ślady cząsteczki, co wzmocniło teorię.

Klemens zwrócił także uwagę na kwestie niepowiązane badania Z grupy kierowanej przez Rakesha Mogula, profesora chemii i biochemii w Caltech w Pomona. Mogul ponownie przeanalizował stare dane z programu NASA Duża sonda Pioneer Venusktóry wszedł w atmosferę planety w 1978 roku.

„Zdjęcia pokazały obecność fosfiny w obłokach Wenus na poziomie ppm, czyli mniej więcej dokładnie to, co wykryliśmy” – powiedział Clements „Zaczyna się więc łączyć, ale nadal nie wiemy, co wytwarza. ”

Wykorzystując dane z dużej sondy Pioneer Venus, zespół kierowany przez Mogula w 2021 r. opublikował „przekonujący dowód na obecność fosfiny głęboko w warstwie chmur (Wenus)” – potwierdził Mogul w e-mailu. „Jak dotąd nasze analizy nie zostały zakwestionowane w literaturze naukowej. Stanowi to ostry kontrast z obserwacjami teleskopowymi, które pozostają kontrowersyjne” – powiedział Mogul, który nie był zaangażowany w badania zespołu Clementsa.

Jeszcze bardziej zaskakującym odkryciem byłaby obecność amoniaku na Wenus. Jane Greaves, profesor astronomii na Uniwersytecie w Cardiff w Wielkiej Brytanii, przedstawiła odkrycia podczas rozmów w Hull, a ich wyniki posłużą do napisania osobnej pracy naukowej, wykorzystującej dane z Teleskopu Green Bank w Wirginii Zachodniej.

Clements powiedział, że chmury Wenus składają się z kropelek, ale nie są to krople wody. Jest w nim woda, ale także dużo rozpuszczonego dwutlenku siarki, który zamienia się w silnie stężony kwas siarkowy – substancję silnie żrącą, która przy silnym narażeniu może być śmiertelna dla ludzi. „Jest tak skoncentrowany, że o ile nam wiadomo, nie byłby kompatybilny z żadnym życiem, jakie znamy na Ziemi, w tym z ekstremofilami, które lubią bardzo kwaśne środowiska” – powiedział, odnosząc się do organizmów zdolnych przetrwać ekstremalne warunki środowiskowe .

Jednak amoniak znajdujący się w tych kroplach kwasu może działać jako bufor i obniżać kwasowość do wystarczająco niskiego poziomu, aby mogły przetrwać niektóre znane bakterie lądowe, dodał Clements.

„Ekscytujące jest to, czy istnieje jakiś rodzaj życia drobnoustrojów wytwarzający amoniak, ponieważ byłby to dla niego elegancki sposób regulowania własnego środowiska” – powiedział Greaves na wykładach Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. „To tworzyłoby jego środowisko mniej kwaśne i bardziej opłacalne, do tego stopnia, że ​​„Niektóre z najbardziej ekstremalnych miejsc na Ziemi stają się kwaśne – więc nie jest to całkowicie szalone”.

Innymi słowy, rolę amoniaku łatwiej wyjaśnić niż fosfiny. „Rozumiemy, dlaczego amoniak może być korzystny dla życia” – mówi Clements „Nie rozumiemy, w jaki sposób powstaje amoniak, podobnie jak nie rozumiemy, w jaki sposób powstaje fosfina, ale jeśli tam jest amoniak, będzie on miał funkcję funkcjonalną. cel, który możemy zrozumieć.”

Greaves przestrzegł jednak, że obecność zarówno fosfiny, jak i amoniaku nie będzie dowodem na istnienie życia drobnoustrojów na Wenus, ponieważ brakuje zbyt wielu informacji na temat stanu planety. „Istnieje wiele innych procesów, które mogą mieć miejsce i nie mamy żadnych podstaw, aby stwierdzić, czy proces ten jest możliwy, czy nie” – stwierdziła, odnosząc się do rozstrzygających dowodów, które mogą pochodzić jedynie z bezpośrednich obserwacji z wnętrza planety. atmosfera.

Jednym ze sposobów dokonania takich obserwacji jest przekonanie Europejskiej Agencji Kosmicznej do włączenia części instrumentów na pokładzie. Badacz lodowych księżyców Jowisza ——Sonda jest w drodze do układu Jowisza ——kiedyś w przyszłym roku przeleci w pobliżu Wenus. Ale lepsze dane nadejdą Da Vincisonda orbitalna i atmosferyczna, którą NASA planuje wysłać na Wenus Wczesne lata 30. XX wieku.

Z naukowego punktu widzenia nowe dane dotyczące fosfiny i amoniaku są interesujące, ale zasługują na ostrożny optymizm, powiedział Javier Martin Torres, profesor nauk planetarnych na Uniwersytecie w Aberdeen w Wielkiej Brytanii. Prowadził badanie opublikowany W 2021 roku pojawiło się badanie, które podważało wyniki dotyczące fosfiny i postulowało, że w obłokach Wenus życie nie jest możliwe.

„Nasz artykuł podkreśla trudne i niegościnne warunki panujące w atmosferze Wenus” – napisał Martin Torres w e-mailu. „Odkrycie amoniaku, który może neutralizować chmury kwasu siarkowego i fosfiny, będące potencjalną sygnaturą biologiczną, podważa naszą wiedzę i sugeruje. że więcej procesów chemicznych… „Chociaż może to być skomplikowane, niezwykle ważne jest, abyśmy uwzględnili te ustalenia w drodze rygorystycznych i kompleksowych badań naukowych”.

Dodał, że odkrycia otwierają nowe kierunki badań, ale należy do nich podchodzić ze zdrową dawką sceptycyzmu. Powiedział, że chociaż odkrycie fosfiny i amoniaku w chmurach Wenus jest ekscytujące, to dopiero początek dłuższej podróży mającej na celu rozwikłanie tajemnic atmosfery planety.

Doktor Kate Battle, wykładowca na Wydziale Fizyki i Astronomii University College London, stwierdziła, że ​​obecna wiedza naukowców na temat chemii atmosfery Wenus nie jest w stanie wyjaśnić obecności fosfiny. „Należy zauważyć, że zespół odpowiedzialny za pomiary fosfiny nie twierdzi, że odkrył życie na Wenus” – powiedział Patel w e-mailu. „Jeśli na Wenus rzeczywiście występuje fosfina, może to wskazywać na obecność życia lub tak wskazują na obecność chemii.” Atmosfera Wenus, której jeszcze nie rozumiemy.

Patel dodał, że odkrycie amoniaku byłoby ekscytujące, gdyby zostało potwierdzone, ponieważ amoniak i kwas siarkowy nie powinny współistnieć bez jakiegoś procesu – wulkanicznego, biologicznego lub czegoś, co nie zostało jeszcze wzięte pod uwagę – napędzającego samą produkcję amoniaku.

Te dwa wyniki mają jedynie charakter wstępny i wymagają niezależnego potwierdzenia, ale czynią nadchodzące misje na Wenus, takie jak Jupiter’s Icy Moons Explorer i Da Vinci, interesującymi, podsumowała.

„Misje te mogą dostarczyć odpowiedzi na pytania wynikające z ostatnich obserwacji i z pewnością dadzą nam nowy, fascynujący wgląd w atmosferę naszego najbliższego sąsiada i jego zdolność do tworzenia życia” – powiedział Patel.