Ile musi być życia na Wenus żeby stworzyć sygnał fosfinowy?
W zeszłym tygodniu podano niewiarygodne informacje dotyczące poszukiwań życia pozaziemskiego: gaz fosfinowy wykryty w chmurach Wenus - potencjalny wskaźnik życia lub „biosygnatura”. Niektóre gazy mogą być fałszywie dodatnie dla biosygnatur, ponieważ mogą być tworzone przez inne procesy chemiczne na planecie, takie jak procesy fotochemiczne w atmosferze lub procesy geologiczne pod powierzchnią, które tworzą dany gaz. Na przykład metan może być również biosygnaturą i polowaliśmy na niego na Marsie, ale wiemy, że metan można również wytworzyć geologicznie. Znalezienie fosfiny w chmurach wenusjańskich jest naprawdę niezwykłe, ponieważ obecnie nie znamy żadnego sposobu abiotycznego wytwarzania fosfiny bez uwzględnienia życia w równaniu. Pytanie brzmi - ile życia?
Chmury Wenus widziane z przelotu Marinera 10 - NASA
Po odkryciu biosygnatury w celu wykluczenia fałszywych alarmów konieczne jest przyjrzenie się stężeniu danych gazów i sprawdzenie, czy prawdopodobna ilość życia mogłaby wygenerować gaz. Fosfina w obłokach Wenus została wykryta w stężeniu 20 ppb (części na miliard). Jeśli biomasa wymagana do wytworzenia takiego stężenia gazu jest wysoka, to może nadal zachodzić nieznany w inny sposób proces abiotyczny. Ponieważ wymaganie dużej koncentracji życia, którgo poziom uważa się za zerowy na powierzchni, zaczyna obniżać wiarygodność istnienia życia.
Wcześniejsze badania dotyczyły już obliczania wymaganej biomasy w celu ustalenia, na ile prawdopodobne jest, że gaz biosygnaturowy jest w rzeczywistości produktem ubocznym istot żywych, a nie jakimś innym nieznanym procesem abiotycznym. Seager, Bains i Hu w 2013 roku opublikowali badanie z przewidywaniem, że większość naszych polowań na istoty pozaziemskie będzie prawdopodobnie dotyczyć atmosfery innych planet w celu ustalenia, czy ich chemia może być dla nas sygnałem, że coś tam mieszka. Jednym z takich sygnałów jest brak równowagi chemicznej - współistniejące gazy, których nie powinno być, lub nadmiar określonego gazu. Na przykład, gdyby ktoś patrzył na naszą własną planetę z odległości lat świetlnych, zauważyłby, że stężenie tlenu w naszej atmosferze jest dziesięć rzędów wielkości wyższe niż powinno być dla równowagi chemicznej. To zaburzenie równowagi jest spowodowane przez życie na Ziemi wytwarzające tlen i dodające go do atmosfery. Nie znamy żadnego innego abiotycznego procesu, który mógłby wyjaśnić ten stopień nierównowagi. Innym sygnałem jest obecność gazu, dla którego nie jest znane żadne inne źródło niż życie. Tutaj do gry wkracza fosfina. Dr Sara Seager i jej zespół badali, „czy biosygnaturowy gaz może być wytwarzany przez fizycznie wiarygodną biomasę”. I chociaż nie wiemy dokładnie, czym byłby obcy organizm, wiemy, że niektóre procesy chemiczne i fizyczne są uniwersalne. Z pewnych reakcji chemicznych można uzyskać tylko tyle energii. Dlatego w badaniu wykorzystano te uniwersalne zasady, aby uniknąć pułapki „terracentryczności” - opierając wszystkie biologiczne modele na życiu, które znamy na Ziemi.
Spoglądanie za pomocą radaru przez chmury Wenus, aby zobaczyć powierzchnię - NASA
16 września br. opublikowano wyniki badań przeprowadzonych przez Mansavi Lingam i Abraham Loeb z niedawnym odkryciem fosforowodoru na Wenus.
„Odkrywamy, że typowe gęstości biomasy przewidywane przez nasz prosty model są o kilka rzędów wielkości niższe niż średnia gęstość biomasy w powietrznej biosferze Ziemi”. - Lingam i Loeb 2020
Innymi słowy, znacznie mniej życia musiałoby żyć w chmurach Wenus, aby wytworzyć poziom fosfiny, który wykryliśmy, niż ilość życia istniejącego w chmurach naszej własnej planety. To naprawdę ekscytujące, ponieważ oznacza, że nadal możemy uważać życie za możliwe źródło gazu fosforowodorowego. Gdyby ilość wymaganej biomasy była naprawdę duża, moglibyśmy wtedy szukać innych procesów abiotycznych, których nie jesteśmy świadomi.
Ziemskie chmury / atmosfera wspierają również lotniczą biosferę - Shebandowan Lake Sunset, Ontario - C. Matthew Cimone
Więc teraz przechodzimy do ekscytującej części spekulacji, jaki rodzaj życia może tworzyć fosfinę. Już w 1967 roku wielki popularyzator nauki i astronom Carl Sagan oraz biofizyk Harold Morotwitz spekulowali na temat życia w chmurach Wenus. Przez pierwsze kilka miliardów lat swojej historii Wenus mogła być bardziej przystosowana do życia tylko po to, by stać się Wenus, którą znamy z ostatniego miliarda. Życie nie tylko miało czas ewoluować na powierzchni, ale być może również wyemigrować w chmury. Otoczona chmurami i super gęstą atmosferą powierzchnia Wenus ma nieco niewygodne 460 stopni Celsjusza - wystarczająco gorącą, by stopić ołów. „Zimne” dni na Wenus to ołowiany mróz. Chmury to inna historia. W chmurach położonych 50 km nad powierzchnią Wenus temperatura spada do około 5 °C, gdzie mogą tworzyć się kropelki wody. Sagan powiedział, że „w żadnym wypadku nie jest trudno wyobrazić sobie rdzenną biologię” w tej warstwie chmur. Sagan i Morowitz wyobrazili sobie żywe „pływające pęcherze” o średnicy około 4 cm, niosące w sobie bańkę wodoru, aby utrzymać się w górze.
Powierzchnia Marsa z Venera 13. W trudnych warunkach sonda przetrwała tylko dwie godziny, co wystarczyło, aby przesłać jedno z nielicznych zdjęć kiedykolwiek wykonanych z powierzchni Wenus - Roscomos przez NASA
Jednak współczesne badania sugerują, że życie drobnoustrojów może być lepiej dostosowane do chmur wenusjańskich. Badania przeprowadzone przez dr Sarę Seager przewidują mikroby obecne w kropelkach w warstwach chmur, ponieważ „wymóg płynnego środowiska jest jednym z ogólnych atrybutów wszelkiego życia, niezależnie od jego składu biochemicznego”. Problem polega na tym, że gdy kropelki urosną wystarczająco duże, wytrącają się i na niższych wysokościach, popadając w destrukcyjne temperatury. Cykl życiowy tych drobnoustrojów wahałby się wówczas od stanu „małych, wysuszonych zarodników do większych, aktywnych metabolicznie komórek zasiedlających kropelki”. Tak więc proponowane mikroby żyją w bogatej w składniki odżywcze kropli wody. Woda skrapla się, ale gdy wytrąca się i wyparowuje w niższych warstwach chmur, około 33-48 km, drobnoustrój wysycha. W stanie wysuszonym jest unoszony przez wiatry, które przenoszą drobnoustrój na wyższe wysokości, gdzie ponownie nawadnia się w nowym domu z kroplami wody. A podczas metabolicznie aktywnego czasu drobnoustroju w obrębie jednej kropli, potencjalnie tworzy… fosfinę.
Nikt by tego nie przewidział. Pierwszeństwo miał Mars. Podczas pokazów w planetariach, podczas których przelecielibyśmy przez Układ Słoneczny w hipotetycznej pogoni za życiem poza Ziemią i zawsze Wenus przedstawiana jest jako „prawdopodobnie za gorącą”. A jednak jeden z najlepszych możliwych biosygnatur życia pochodzi z tego piekielnego świata. Ale to nauka! Spekulujemy, testujemy, uczymy się i być może odkrywamy coś bardziej zdumiewającego, niż mogliśmy sobie wyobrazić.
Komentarze
Prześlij komentarz