eso2015hu — Tudományos közlemények

Élet lehetséges nyomaira bukkantak a Vénuszon

2020. szeptember 14.

Egy nemzetközi csillagászcsoport ma jelentette be, hogy egy ritka molekulát, foszfint fedeztek fel a Vénusz felhőiben. A Földön ilyen gázt csak iparilag állítanak elő, valamint oxigénszegény környezetben élő mikrobák termelik. A csillagászok régóta feltételezik, hogy a Vénusz nagy magasságba nyúló felhői mikrobáknak adhatnak otthont, mert azok a magaslégkörben lebegve elkerülhetik a felszín perzselő hőségét, ugyanakkor el kell viselniük a rendkívül savas környezetet. A kimutatott foszfin ilyen földönkívüli lebegő életformák jele is lehet.

Amikor először pillantottuk meg a spektrumban a foszfinra utaló jeleket, megdöbbentünk!” – kezdi a kutatócsoport vezetője, Jane Greaves az Egyesült Királyságbeli Cardiff Egyetemről, aki elsőként jutott a foszfin nyomaira a Hawaiʻi szigetén a Kelet-Ázsiai Obszervatóriumban működő James Clerk Maxwell Távcsővel (JCMT) folytatott megfigyelései révén. A felfedezés megerősítéséhez a Chilében az ESO partnerségével működő, rendkívül érzékeny Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mikrohullámú rádiótávcső-hálózat 45 antennájára volt szükség. Mindkét műszer az egy milliméter körüli hullámhossztartományban figyelte meg a Vénuszt – ezek az emberi szem számára látható fénynél sokkal nagyobb hullámhosszak, amelyek csak nagy magasságban működő távcsövekkel észlelhetőek hatékonyan.

Az Egyesült Királyságban, az Amerikai Egyesült Államokban és Japánban dolgozó kutatókból álló nemzetközi csoport mérései szerint a foszfin csak rendkívül alacsony koncentrációban van csak jelen a Vénusz felhőiben; egymilliárd molekula között mindössze húsz található belőlük. A megfigyeléseket követően a kutatók számításokat végeztek, hogy kiderítsék, vajon származhat-e ez a mennyiség a bolygón zajló természetes, nem biológiai folyamatoktól. Ilyen lehet a napfény hatása, a felszínről kivetődő ásványok, vulkanikus tevékenység, vagy villámlás. Ám messze egyik folyamat sem képes a kimutatott koncentrációt produkálni. Mindezek a nem biológiai folyamatok a rádiótávcsövekkel megfigyelt mennyiségnek legfeljebb a tízezred részéért lehetnek felelősek.

A kutatócsoport becslése szerint a hidrogénből és foszforból álló foszfin Vénuszon kimutatott koncentrációban való megtermeléséhez a földi organizmusok teljes kapacitásának mindössze 10 százalékára volna szükség. Azt tudjuk, hogy egyes földi baktériumok termelnek foszfint. Ezek az ásványi anyagokból, vagy biológiai forrásokból felvett foszfátot és hidrogént alakítják át foszfinná. Ha vannak is ilyen biokémiai folyamatokat működtető mikroorganizmusok a Vénuszon, azok bizonyára nagyon különböznek földi társaiktól, ám ettől még elképzelhetőek a légköri foszfin forrásaiként.

Noha a foszfin felfedezése a Vénusz légkörében mindenkit meglepett, a kutatók biztosak a mérési eredményeikben. „Nagy örömünkre az ALMA észlelési körülményei megfelelőek voltak, amikor a Vénusz a Földről nézve éppen megfelelő pozícióban volt. Az adatfeldolgozás azonban támasztott kihívásokat, mert az ALMA ritkán észlel ilyen csekély jelet a Vénuszhoz hasonlóan fényes égitesten” – avat be bennünket a technikai részletekbe a kutatócsoport egyik tagja, Anita Richards, az ALMA Egyesült Királyságbeli Regionális Központjának, valamint a Manchesteri Egyetemnek a munkatársa. „Végső soron megállapítottuk, hogy mindkét műszer ugyanazt látta – a foszfingáztól származó gyenge elnyelési vonalat pontosan a várt hullámhosszon, a mélyebben húzódó, melegebb felhők által kisugárzott fényben” – teszi hozzá Greaves, a Nature Astronomy szakfolyóiratban ma megjelenő szakcikk vezető szerzője.

Clara Sousa Silva, a kutatócsoport egy másik tagja, az Amerikai Egyesült Államokbeli Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) munkatársa korábban már vizsgálta a foszfin alkalmazhatóságát biomarkerként, vagyis olyan vegyületként, amely biológiai folyamatokról árulkodhat távoli csillagok körül keringő exobolygók oxigénmentes környezetében. Ez a gáz éppen azért jó biomarker, mert csak nagyon kevés keletkezik belőle természetes folyamatok révén. „Váratlan meglepetés volt a foszfin felfedezése a Vénuszon! Az eredmény azonnal felvet több kérdést is, például hogy hogyan maradhat ott életben bármilyen organizmus. A földön egyes mikrobák akár 5% savat is elviselhetnek a környezetükben, de a Vénusz felhői lényegében teljesen savakból állnak!” – világít rá Sousa Silva.

A kutatóknak meggyőződésük, hogy jelentős felfedezést tettek, hiszen a foszfin keletkezésére vonatkozó számos alternatív lehetőséget ki tudtak zárni. Ugyanakkor elismerik, hogy az élet Vénuszon való jelenlétének igazolásához még rengeteg munkára lesz szükség. Habár a bolygó magaslégkörében lebegő felhőkben kellemes 30 Celsius-fokos hőmérséklet uralkodik, a környezet rendkívül savas – mintegy 90%-ban kénsavból áll – ami komoly kihívást jelent minden ott életben maradni szándékozó mikroba számára.

A foszfinra és a kőzetbolygók légkörére vonatkozó jelenlegi kémiai ismereteink alapján a Vénuszon kizárhatjuk a vegyület nem biológiai eredetét. Az élet Vénusz légkörében való jelenlétének igazolása valódi áttörést hozna az asztrobiológiában. Emiatt alapvetően fontos ennek a kutatásnak a továbbvitele mind elméleti, mind megfigyelési úton, hogy kizárhassuk annak lehetőségét, hogy kőzetbolygókon a földitől eltérő módokon is keletkezhet foszfin” – teszi hozzá Leonardo Testi, az ESO csillagásza, az ALMA európai tevékenységének vezetője, aki nem vett részt ezekben a kutatásokban.

A foszfin eredetéről további támpontokat nyújthat, és segítheti a Földön kívüli élet utáni kutatásokat a Vénuszra és a Naprendszeren kívüli kőzetbolygókra irányuló minden jövőbeni megfigyelés, amire alkalmas lesz például az ESO épülőben lévő Rendkívül Nagy Távcsöve.

További információ

Az itt bemutatott tudományos eredményekről a szerzők a „Phosphine Gas in the Cloud Decks of Venus” című, Nature Astronomy folyóiratban megjelenő cikkükben számolnak be.

A kutatócsoport tagjai: Jane S. Greaves (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, Egyesült Királyság [Cardiff]), Anita M. S. Richards (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, Egyesült Királyság), William Bains (Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, USA [MIT]), Paul Rimmer (Department of Earth Sciences and Cavendish Astrophysics, University of Cambridge and MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, Egyesült Királyság), Hideo Sagawa (Department of Astrophysics and Atmospheric Science, Kyoto Sangyo University, Japán), David L. Clements (Department of Physics, Imperial College London, Egyesült Királyság [Imperial]), Sara Seager (MIT), Janusz J. Petkowski (MIT), Clara Sousa-Silva (MIT), Sukrit Ranjan (MIT), Emily Drabek-Maunder (Cardiff and Royal Observatory Greenwich, London, Egyesült Királyság), Helen J. Fraser (School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, Egyesült Királyság), Annabel Cartwright (Cardiff), Ingo Mueller-Wodarg (Imperial), Zhuchang Zhan (MIT), Per Friberg (EAO/JCMT), Iain Coulson (EAO/JCMT), E’lisa Lee (EAO/JCMT) és Jim Hoge (EAO/JCMT).

A kutatócsoport néhány tagja két további, kiegészítő publikációt is közölt az Astrobiology szakfolyóiratban, az egyiket 2020 augusztusában „The Venusian Lower Atmosphere Haze as a Depot for Desiccated Microbial Life: A Proposed Life Cycle for Persistence of the Venusian Aerial Biosphere” címmel, a másikat pedig „Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres” címmel, 2020 januárjában.

Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Írország, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb, látható hullámhossztartományban üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső, az infravörös hullámhossztartományban működő VISTA és az optikai tartományban érzékeny VLT Égboltfelmérő Távcső. Szintén a Paranalon fogja elhelyezni és üzemeltetni az ESO a Déli Cserenkov Távcsőrendszert (CTAS), a világ legnagyobb és legérzékenyebb gammasugárzás-obszervatóriumát. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39 méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) az európai ESO, az Amerikai Egyesült Államokbeli U.S. National Science Foundation (NSF) és a japán National Institutes of Natural Sciences (NINS) együttműködésében, a Chilei Köztársasággal közösen valósult meg. Az ALMA működését a tagállamai részéről az ESO, az NSF együttműködésben a kanadai National Research Council of Canada-val (NRC), a tajvani National Science Council of Taiwan (NSC) és a NINS együttműködésben a tajvani Academia Sinica-val (AS) és a Korea Astronomy and Space Science Institute-tal (KASI) finanszírozza. Az ALMA építését és működtetési feladatait a tagállamai részéről az ESO, Észak-Amerika részéről az Associated Universities, Inc. (AUI) által fenntartott National Radio Astronomy Observatory (NRAO), valamint Kelet-Ázsia részéről a National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) látja el. A Joint ALMA Observatory (JAO) irányítja az ALMA építését, az üzembe helyezését és működtetését.

A 15 méter (50 láb) átmérőjű James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) rádiótávcső a világ legnagyobb, kifejezetten az elektromágneses spektrum szubmilliméteres hullámhosszain történő megfigyelésekre tervezett egyantennás csillagászati műszere. A JCMT-vel a Naprendszert, a csillagközi és csillagok körüli por- és gázanyagot, az idős csillagokat és a távoli galaxisokat is vizsgálják. A műszer Hawaiʻi szigetén, a Mauna Kea vulkán tudományos célokra fenntartott területén működik 4092 méteres (13 425 láb) tengerszint feletti magasságban. A JCMT-t a NAOJ, az ASIAA, a KASI, a CAMS és a kínai Nemzeti Kutatási és Fejlesztési Kulcsprogramok hivatalának megbízásából a Kelet-Ázsiai Obszervatórium működteti. Az obszervatórium ezen kívül anyagi támogatást kap az STFC-től, valamint az Egyesült Királyság és Kanada programban résztvevő egyetemeitől is.

Linkek

Kapcsolat

Jane Greaves (study author)
Cardiff University
Cardiff, UK
E-mail: GreavesJ1@cardiff.ac.uk

Anita Richards (study author)
UK ALMA Regional Centre and University of Manchester
Manchester, UK
E-mail: a.m.s.richards@manchester.ac.uk

Clara Sousa Silva (study author)
Massachusetts Institute of Technology
Cambridge, USA
Telefon: +1 617 253 6283
E-mail: cssilva@mit.edu

Leonardo Testi (contact for independent comment on the study)
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6541
E-mail: ltesti@eso.org

Dave Clements (study author)
Imperial College
London, UK
E-mail: d.clements@imperial.ac.uk

Paul Rimmer (study author)
University of Cambridge
Cambridge, UK
E-mail: pbr27@cam.ac.uk

William Bains (study author)
Massachusetts Institute of Technology
Cambridge, USA
E-mail: bains@mit.edu

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso2015 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso2015hu
Név:Venus
Típus:Solar System : Planet : Feature : Atmosphere
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Képek

Foszfint fedeztek fel a Vénusz légkörében
Foszfint fedeztek fel a Vénusz légkörében
A Vénusz az ALMA felvételén
A Vénusz az ALMA felvételén
Fantáziarajz a Vénuszról
Fantáziarajz a Vénuszról
Fantáziarajz a Vénusz felszínéről és légköréről
Fantáziarajz a Vénusz felszínéről és légköréről
Fantáziarajz a Vénusz felszínéről és légköréről (címkék nélkül)
Fantáziarajz a Vénusz felszínéről és légköréről (címkék nélkül)
A foszfinra utaló jelek a Vénusz színképében
A foszfinra utaló jelek a Vénusz színképében

Videók

ESOcast 230 Light: Élet lehetséges nyomaira bukkantak a Vénuszon
ESOcast 230 Light: Élet lehetséges nyomaira bukkantak a Vénuszon
Animáció: ráközelítés a Vénuszra
Animáció: ráközelítés a Vénuszra
Animáció: utazás a Vénuszra
Animáció: utazás a Vénuszra

Tekintse meg