Komunikat prasowy

Na Wenus dostrzeżono prawdopodobny znacznik życia

14 września 2020

Międzynarodowy zespół astronomów ogłosił dzisiaj odkrycie w chmurach na Wenus rzadkiej cząsteczki: fosforowodoru (fosfiny). W przypadku Ziemi gaz ten jest wytwarzany jedynie przemysłowo oraz przez mikroby, które rozwijają się w środowisku beztlenowym. Astronomowie spekulowali od dziesięcioleci, że wysokie chmury na Wenus mogą być domem dla mikroorganizmów, które mogłyby unosić się swobodnie nad wypaloną powierzchnią, tolerujących bardzo wysoką kwasowość. Wykrycie fosforowodoru może wskazywać na tego typu pozaziemskie "powietrzne" życie.

“Gdy uzyskaliśmy pierwsze wskazówki dotyczące fosforowodoru w widmie Wenus, było to szokiem!” mówi kierownik zespołu Jane Greaves z Cardiff University w Wielkiej Brytanii, która pierwsza dostrzegła oznaki fosforowodoru w obserwacjach z James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), którym operuje East Asian Observatory na Hawajach. Potwierdzenie odkrycia wymagało użycia 45 anten Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile, bardziej czułego teleskopu, w którym Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem. Oba urządzenia obserwowały Wenus na długości fali około 1 milimetra, znacznie dłuższej niż potrafi dostrzec ludzkie oko – jedynie teleskopy znajdujące się na dużej wysokości nad poziomem morza mogą efektywnie wykrywać to promieniowanie.

Międzynarodowy zespół, który obejmował naukowców z Wielkiej Brytanii, Stanów Zjednoczonych (w tym Polaka pracującego w USA) i Japonii, szacuje, że fosforowodór występuje w wenusjańskich chmurach w małej koncentracji, zaledwie około 20 cząsteczek na miliard. Po przeprowadzeniu obserwacji naukowcy dokonali obliczeń, aby sprawdzić czy takie ilości mogą pochodzić z naturalnych niebiologicznych procesów na planecie. Potencjalne możliwości obejmowały światło słoneczne, minerały wyrzucane w górę z powierzchni, wulkany lub błyskawice, ale żadna z tych opcji nie jest w stanie wytworzyć wystarczająco dużo fosforowodoru. Ustalono, iż procesy niebiologiczne mogą być odpowiedzialne za najwyżej jedną tysięczną ilości fosforowodoru dostrzeżonej przez teleskopy.

Według badaczy, aby na Wenus powstała obserwowana ilość fosforowodoru (składającego się z wodoru i fosforu), ziemskie organizmy potrzebowałyby pracować na około 10% swojej maksymalnej produktywności. Wiadomo o ziemskich bakteriach wytwarzających fosforowodór: pobierają one fosforany z minerałów lub materiału biologicznego, dodają wodór i na końcu wydalają fosforowodór. Ewentualne organizmy na Wenus będą prawdopodobnie bardzo różne od ich ziemskich kuzynów, ale mogłyby być źródłami fosforowodoru w atmosferze.

O ile odkrycie fosforowodoru w chmurach Wenus było zaskakujące, to badacze są pewni co do jego detekcji. „Ku naszej wielkiej uldze, warunki w ALMA w trakcie obserwacji były bardzo dobre, a Wenus była usytuowana pod odpowiednim kątem względem Ziemi. Przetworzenie danych było jednak skomplikowanego, ponieważ ALMA zwykle nie szuka aż tak subtelnych efektów w bardzo jasnych obiektach, takich jak Wenus” mówi Anita Richards z brytyjskiego ALMA Regional Centre oraz University of Manchester, należąca do zespołu badawczego. „W końcu ustaliliśmy, że oba obserwatoria widziały to samo – słabą absorpcję na długości fali odpowiedniej dla fosforowodoru w formie gazowej, gdy molekuły są podświetlone cieplejszymi chmurami znajdującymi się poniżej” dodaje Greaves, która kierowała badaniami opublikowanymi dzisiaj w „Nature Astronomy”.

Inny członek zespołu, Clara Sousa Silva z Massachusetts Institute of Technology w USA, sprawdziła fosforowodór jako gazową „biosygnaturę” beztlenowego życia na planetach wokół innych gwiazd, ponieważ zwykła chemia wytwarza jej zbyt mało. Badaczka komentuje: “Znalezienie fosforowodoru na Wenus było niespodziewanym bonusem! Odkrycie rodzi wiele pytań, np. jak potencjalne organizmy mogłyby przetrwać. Na Ziemi niektóre mikroby radzą sobie z około 5% zawartością kwasu w swoim środowisku – ale chmury na Wenus są prawie całkowicie złożone z kwasów.”

Grupa badawcza uważa swoje odkrycie za znaczące, ponieważ udało się wykluczyć wiele alternatywnych sposobów wytwarzania fosforowodoru. Naukowcy zaznaczają jednak, że potwierdzenie istnienia „życia” wymaga dużo więcej pracy. O ile wysokie chmury na Wenus mają miłą temperaturę 30 stopni Celsjusza, to są niesamowicie kwaśne – w około 90% to kwas siarkowy – stwarzając poważne problemu dla wszelkich drobnoustrojów próbujących tam przetrwać.

Leonardo Testi, astronom ESO oraz ALMA European Operations Manager, który nie brał udziału w opisywanych badaniach, komentuje: „Niebiologiczna produkcja fosforowodoru na Wenus jest wykluczona przez nasze aktualne zrozumienie chemii tego związku w atmosferach planet skalistych. Potwierdzenie istnienia życia w atmosferze Wenus byłoby wielkim przełomem dla astrobiologii: zatem kluczowe są dalsze badania na bazie tego ciekawego wyniku, zarówno teoretyczne, jak i obserwacyjne, aby wykluczyć możliwość, że fosforowodór na planetach skalistych mógłby jednak mieć inne chemiczne pochodzenie niż na Ziemi.”

Dalsze obserwacje Wenus i planet skalistych poza Układem Słonecznym, w tym przy pomocy nadchodzącego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT), który jest budowany przez ESO, mogą pomóc w zebranie wskazówek na temat pochodzenia fosforowodoru na tych obiektach i wnieść wkład w poszukiwania oznak życia poza Ziemią.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Phosphine Gas in the Cloud Decks of Venus” który ukaże się w Nature Astronomy.

Skład zespołu badawczego: Jane S. Greaves (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, Wielka Brytania [Cardiff]), Anita M. S. Richards (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, Wielka Brytania), 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, Wielka Brytania), Hideo Sagawa (Department of Astrophysics and Atmospheric Science, Kyoto Sangyo University, Japonia), David L. Clements (Department of Physics, Imperial College London, Wielka Brytania [Imperial]), Sara Seager (MIT), Janusz J. Pętkowski (MIT), Clara Sousa-Silva (MIT), Sukrit Ranjan (MIT), Emily Drabek-Maunder (Cardiff and Royal Observatory Greenwich, Londyn, Wielka Brytania), Helen J. Fraser (School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, Wielka Brytania), Annabel Cartwright (Cardiff), Ingo Mueller-Wodarg (Imperial), Zhuchang Zhan (MIT), Per Friberg (EAO/JCMT), Iain Coulson (EAO/JCMT), E’lisa Lee (EAO/JCMT) oraz Jim Hoge (EAO/JCMT).

Dodatkowy artykuł niektórych z członków zespołu, zatytułowany “The Venusian Lower Atmosphere Haze as a Depot for Desiccated Microbial Life: A Proposed Life Cycle for Persistence of the Venusian Aerial Biosphere”, został opublikowany w sierpniu 2020 r. w Astrobiology. Inne związane z tematem badania przez niektóre z tych samych osób, pt. "Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres", opublikowano w Astrobiology w styczniu 2020 r.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia (IA/FCUL) strategicznym partnerem. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”. 

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest międzynarodowym kompleksem badawczym w ramach partnerstwa pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Budowa i zarządzanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej oraz przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia zunifikowane kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i działaniem ALMA.

Dzięki średnicy 15 metrów James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) jest największym pojedynczym teleskopem astronomicznym na świecie przeznaczonym do działania w zakresie fal submilimetrowych widma elektromagnetycznego. JCMT jest używany do badania Układu Słonecznego, międzygwiazdowego i okołogwiazdowego gazu i pyłu, wyewoluowanych gwiazd i odległych galaktyk. Znajduje się w naukowym rezerwacie na Manuakea na Hawajach, na wysokości 4092 m n.p.m. JCMT jest użytkowany przez East Asian Observatory w imieniu NAOJ; ASIAA; KASI; CAMS, a także jako National Key R&D Program of China. Dodatkowe wsparcie finansowe zapewnia STFC i zaangażowane uniwersytety w Wielkiej Brytanii i Kanadzie.

Linki

• Publikacja nukowa
• Konferencja prasowa Royal Astronomical Society
• Zdjęcia ALMA
• Zdjęcia JCMT
• Wcześniejszy komunikat ESO związany z tematem: Astronomowie ujawnili gwiezdne losy jednej z cegiełek życia - ALMA i Rosetta uzyskały mapę podróży fosforu
• Wcześniejszy komunikat Royal Astronomical Society związany z tematem: Paucity of phosphorus hints at precarious path for extraterrestrial life
• Dla naukowców: masz ciekawą historię? Zgłoś swoje badania

Kontakt

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
Tel.: +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
Tel.: +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
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych