Siitä lähtien, kun viime syyskuussa ilmoitettiin, että tähtitieteilijät löysivät todisteita fosfiinista Venuksen pilvistä, planeetta on saanut paljon huomiota. Se ei ole yllättävää. Fosfiini on mahdollinen biosignature: Maapallolla sitä tuottaa mikrobielämä. Voisiko samanlainen biologinen prosessi tapahtua sisarplaneettamme taivaalla? Se on kiehtova mahdollisuus, ja sitä kannattaa ehdottomasti tutkia tarkasti, mutta on liian aikaista olla varma. Mikrobit eivät ole ainoa tapa saada fosfiinia. Uusi paperi julkaistiin heinäkuun 12. päivänäProceedings of the National Academy of Scienceehdottaa, että vulkanismi saattaa sen sijaan olla syyllinen Venuksen pilvenhuippujen oudosta kemiasta.
Tarina tähän mennessä
Viime syksyn alussa professori Jane Greavesin (Cardiff University) johtama tutkimusryhmä ilmoitti löytäneensä fosfiinia maailmanlaajuiseen fanfaariin. Ryhmän havainnot perustuivat kahdesta kaukoputkesta saatuihin tietoihin: James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) ja Atacama Large Millimeter Array (ALMA), jotka molemmat viittasivat fosfiinin esiintymiseen jopa 20 ppb:tä. Venuksen ilmapiiri.
Fosfiini (PH3) ei ole kovin stabiili kaasu, ja sillä on taipumus hajota nopeasti, mikä tarkoittaa, että sen olemassaolo Venuksessa (tai maapallolla) edellyttää jatkuvaa prosessia sen täydentämiseksi. Kaasujättiläisillä, kuten Jupiterilla, planeetan valtavan painovoimakaivon luoma korkea lämpö ja paine voivat helposti tuottaa fosfiinia, mutta tällaisia olosuhteita ei ole olemassa pienemmissä kivimaailmassa. Täällä maan päällä mikrobit ja teolliset prosessit voivat luoda sen, samoin kuin tulivuoret.
Venuksella havaittu pelkkä fosfiinimäärä näytti viittaavan siihen, että geologiset prosessit, kuten tulivuoret, eivät riittäneet kaasun lähteeksi. Greaves ja hänen tiiminsä olivat varovaisia sulkeakseen parhaansa mukaan kaikki tunnetut geologiset ja kemialliset prosessit ennen kuin esittivät dramaattisen väitteen, että se voisi olla merkki muukalaisesta elämästä. Sikäli kuin he pystyivät kertomaan, biologia oli ainoa tunnettu prosessi, joka sopi dataan.
Tietenkin väite herätti tiukkaa tarkastelua, ja muutaman kuukauden sisällä oli tehty useita yrityksiä kopioida tulos. Kuten usein tapahtuu, nämä lisätutkimukset monimutkaisivat kuvaa. Jotkut tutkijat ehdottivat, että se, mitä Greaves piti fosfiinina, voisi todella olla rikkidioksidi (SO2) ilmakehän eri kerroksessa. ALMA:n ohjelmistovian havaitseminen asetti tiedot kyseenalaiseksi.
Jatkotutkimukset näyttivät lopulta asettuvan siihen kantaan, että kyllä, fosfiinia on todellakin läsnä Venuksella, mutta paljon pienempiä määriä kuin alkuperäinen tutkimus ehdotti: lähempänä 1-5 ppb, ei 20 ppb. Nämä pienemmät määrät avasivat oven vaihtoehdolle biologiselle hypoteesille: Venuksen tulivuorille.
Fosfiini räjähtävästä vulkanismista
Jopa uusilla, alemmilla fosfiinitasoilla (1-5 ppb), Venuksen ilmakehässä havaittujen uudelleen luominen vaatisi silti poikkeuksellisen tulivuoren tapahtuman. Yksinkertaiset laavavirrat eivät nosta fosfiinia tarpeeksi korkealle vastaamaan havaintoja. Vaatii voimakkaan purkauksen, jotta materiaali työnnetään paikalleen noin 70 kilometrin korkeudelle planeetan pinnasta. Ngoc Truong ja Jonathan Lunine, tutkijat, jotka ovat kirjoittaneet a uusi paperi tutkiessaan vulkanismin mahdollista roolia fosfiinin tuotannossa, vertasi tarvittavaa tapahtumaa Krakataun kuuluisaan dramaattisiin purkauksiin Indonesiassa.
Maat Mons, suuri vulkaaninen rakennelma Venuksella. Kuvattu Magellan-avaruusaluksella. Kuvan ansiot: NASA/JPL.
Prosessi toimii näin: syvällä planeetan sisällä oleva magma on runsaasti fosfidiksi kutsuttua ainetta. Purkauksen johdosta ilmaan puhallettu fosfidi voi sekoittua rikkihapon kanssa, joka on yleistä Venuksen ilmakehässä. Näiden kahden aineen välinen reaktio tuottaa – arvasit sen – fosfiinia. Kuten Lunine sanoo: 'Fosfiini ei kerro meille Venuksen biologiasta. Se kertoo meille geologiasta. Tiede osoittaa planeettaa, jolla on aktiivista räjähtävää vulkanismia tänään tai aivan lähimenneisyydessä.'
Lunine ja Truong tekevät vakuuttavan tapauksen. Mutta tässä on vulkanismihypoteesin saalis. Emme ole edes varmoja, onko Venus vulkaanisesti aktiivinen (se oli menneisyydessä, mutta nyt? Emme vain tiedä). Vaikka olemme niin lähellä Maata, tiedämme Venuksen pinnasta yllättävän vähän. Sen pilvet estävät havainnointia näkyvän valon aallonpituuksilla, ja planeetan pinnalle lähetetyt laskeutujat eivät selviä muutamaa tuntia kauempaa ankarassa ympäristössä. Magellanin kaltaiset kiertoradat (laukaistiin vuonna 1989) kartoittivat planeetan tutkalla, mutta luotettavaa tietoa planeetan geologiasta on yllättävän vaikea saada.
NASAn Pioneer Venus -tehtävä vuonna 1979 löysi ilmakehästä rikkidioksidia, joka saattaa viitata vulkanismiin, ja Magellan havaitsi joitain geologisia piirteitä, jotka saattoivat tarkoittaa viimeaikaista tulivuoren aktiivisuutta, mutta mikään niistä ei ole ratkaiseva. Tällä hetkellä käsitys Venuksen aktiivisista tulivuorista on yhtä spekulatiivinen kuin käsitys mikrobielämästä. Molemmat teoriat työskentelevät kovasti saadakseen todisteet mielekkääksi mahdollisimman hyvin, mutta kumpaakaan ei voida todistaa: vielä.
Mitä seuraavaksi?
Jos pystymme ratkaisemaan tämän pulman ja oppimaan fosfiinin lähteen Venuksen ilmakehässä, olemme oppineet paljon Venuksesta vastauksesta riippumatta. Jos mikrobien elämä on fosfiinin lähde, vaikutukset ovat ilmeisesti muuttavia. Jos fosfiinin lähde on purkautuva vulkanismi, olemme oppineet jotain uutta planeetan geologiasta, joka on pitkään ollut mysteerin verhottu.
Venuksen pilvinen taivas, jonka Mariner 10 näki vuonna 1974. Kuvan ansiot: NASA/JPL-Caltech.
Kolme uutta tehtävää on suunniteltu vierailemaan Venuksella lähitulevaisuudessa: kaksi avaruusalusta NASA ja yksi Euroopan avaruusjärjestö (ESA) . Mitään tehtävistä ei ole suunniteltu suoraan etsimään fosfiinia, mutta kaikkien on tarkoitus antaa kattavampi kuva planeettajärjestelmästä. Yksi näiden tehtävien tärkeimmistä tavoitteista on tarjota Venuksen pinnasta paljon korkeampi resoluutio kartta kuin Magellan pystyi tekemään. Nämä kolme tehtävää voivat auttaa ratkaisemaan fosfiinimysteerin, mutta kuten planeettitieteessä tavallista, ne herättävät todennäköisesti yhtä monta kysymystä kuin vastaavat.
Missä lyön vetoni? Se on kova puhelu. Venus on vihamielinen paikka – vulkanismi näyttää siellä uskottavammalta kuin elämä – mutta maailmankaikkeus on outo paikka, ja äärimmäisiä mikrobeja on löydetty epämiellyttävästä elinympäristöstä täältä maapallolta. Jos jokin on elossa Venuksen pilvissä, se olisi yllätys, mutta se ei olisi mahdollisuuksien ulkopuolella. Vain aika näyttää, ja todellinen vastaus voi lopulta olla jotain aivan muuta. Sekä Greaves että Lunine myöntävät, että fosfiinin lähde saattaa päätyä kolmanneksi vaihtoehdoksi: Venuksen ilmakehässä saattaa olla jotain tuntematonta kemiaa, jota emme ole vielä löytäneet.
Oli miten oli, odotan innolla saavani tietää.
Lisätietoja:
- Blaine Friedlander, ' Fosfiinikaasun jälki viittaa vulkaaniseen toimintaan Venuksella .'Cornell Chronicle.
- N. Truong ja J. I. Lunine, ' Vulkaanisesti pursotetut fosfidit venuslaisen fosfiinin abioottisena lähteenä .'PNAS.
- J. Greaves et ai. Fosfiinikaasua Venuksen pilvekannessa, 'Luonnon tähtitiede.