Ända sedan tillkännagivandet i september förra året att astronomer hittade bevis på fosfin i Venus moln har planeten fått mycket uppmärksamhet. Det är inte förvånande. Fosfin är en potentiell biosignatur: På jorden produceras det av mikrobiellt liv. Kan en liknande biologisk process pågå i himlen på vår systerplanet? Det är ett lockande perspektiv och är definitivt värt att undersöka noggrant, men det är för tidigt att vara säker. Mikrober är inte det enda sättet att få fosfin. En ny tidning publicerad den 12 juli iProceedings of the National Academy of Scienceantyder att vulkanismen istället kan vara skyldig till den märkliga kemin i de venusiska molntopparna.
Historien hittills
Tidigt i höstas ledde ett forskarlag av professor Jane Greaves (Cardiff University) meddelade upptäckten av fosfin till världsomspännande fanfar. Teamets resultat baserades på data från två teleskop: James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) och Atacama Large Millimeter Array (ALMA), som båda antydde närvaron av fosfin i en mängd så hög som 20 delar per miljard (PPB) i Venus atmosfär.
Fosfin (PH3) är inte en mycket stabil gas och tenderar att sönderfalla snabbt, vilket innebär att för att den ska existera på Venus (eller på jorden för den delen) måste det pågå en process som fyller på den. På gasjättar som Jupiter kan den höga värmen och trycket som skapas av planetens enorma gravitationsbrunn lätt producera fosfin, men sådana förhållanden existerar inte i mindre steniga världar. Här på jorden kan mikrober och industriella processer skapa det, och det kan vulkaner också.
På Venus verkade den stora mängden fosfin som upptäckts antyda att geologiska processer som vulkaner inte var tillräckliga för att vara källan till gasen. Greaves och hennes team var noga med att utesluta, så gott de kunde, alla kända geologiska och kemiska processer innan de gjorde det dramatiska påståendet att det kunde vara ett tecken på främmande liv. Så vitt de kunde säga var biologi den enda kända processen som passade in i data.
Naturligtvis väckte påståendet intensiv granskning, och inom några månader hade flera försök gjorts att duplicera resultatet. Som ofta händer komplicerade dessa ytterligare studier bilden. Vissa forskare föreslog att det som Greaves trodde var fosfin faktiskt kan vara det svaveldioxid (SO2) i ett annat lager av atmosfären. Upptäckten av ett mjukvarufel hos ALMA ifrågasatte uppgifterna ytterligare.
Uppföljningsstudierna verkade så småningom fastställa att ja, fosfin finns verkligen på Venus, men i mycket lägre kvantiteter än den första studien föreslog: närmare 1-5 ppb, inte 20 ppb. Dessa lägre kvantiteter öppnade dörren för ett alternativ till den biologiska hypotesen: venusiska vulkaner.
Fosfin från explosiv vulkanism
Även med de nya, lägre fosfinnivåerna (1-5 ppb) skulle det fortfarande krävas en extraordinär vulkanisk händelse för att återskapa det som har observerats i Venus atmosfär. Enkla lavaflöden skulle inte pressa fosfin tillräckligt högt för att matcha observationerna. Det skulle krävas ett mäktigt utbrott för att pressa materialet till dess position cirka 70 km över planetens yta. Ngoc Truong och Jonathan Lunine, forskare som skrev en nytt papper undersöker vulkanismens potentiella roll i fosfinproduktionen, jämförde den nödvändiga händelsen med de berömda dramatiska utbrotten i Krakatau i Indonesien.
Maat Mons, en stor vulkanisk struktur på Venus. Taget av rymdfarkosten Magellan. Bildkredit: NASA/JPL.
Processen fungerar så här: magma djupt inne i planeten är rik på ett ämne som kallas fosfid. När den sprängs upp i luften av ett utbrott kan fosfiden blandas med svavelsyra, vilket är vanligt i Venus atmosfär. Reaktionen mellan dessa två ämnen producerar – du gissade rätt – fosfin. Som Lunine uttrycker det, 'Fosfinet berättar inte om Venus biologi. Det berättar om geologin. Vetenskapen pekar på en planet som har aktiv explosiv vulkanism idag eller i det allra senaste förflutna.'
Lunine och Truong gör ett övertygande fall. Men här är haken med vulkanismhypotesen. Vi är inte ens säkra på om Venus är vulkaniskt aktiv (det var förr, men nu? Vi vet bara inte). Trots att vi är så nära jorden vet vi förvånansvärt lite om Venus yta. Dess moln hindrar observationer i synliga ljusvåglängder, och landare som skickas till planetens yta överlever inte mer än några timmar i den hårda miljön. Orbiters som Magellan (lansering 1989) kartlade planeten med hjälp av radar, men tillförlitlig information om planetens geologi är förvånansvärt svår att få tag på.
NASA:s Pioneer Venus-uppdrag 1979 hittade svaveldioxid i atmosfären som kan peka på vulkanism, och Magellan observerade några geologiska egenskaper som kan betyda nyligen genomförd vulkanisk aktivitet, men inget av det är avgörande. För tillfället är föreställningen om aktiva vulkaner på Venus lika spekulativ som föreställningen om mikrobiellt liv. Båda teorierna arbetar hårt för att förstå bevisen så gott de kan, men ingen av dem kan bevisas: ännu.
Vad kommer härnäst?
Om vi kan lösa detta pussel och lära oss källan till fosfinen i Venus atmosfär, kommer vi att ha lärt oss mycket om Venus i processen, oavsett svaret. Om mikrobiellt liv är källan till fosfinet är konsekvenserna uppenbarligen spelomvandlande. Om källan till fosfinen är eruptiv vulkanism kommer vi att ha lärt oss något nytt om geologin hos en planet som länge varit höljd i mystik.
Venus molniga himmel, sett av Mariner 10 1974. Bildkredit: NASA/JPL-Caltech.
Tre nya uppdrag är planerade att besöka Venus inom en snar framtid: två rymdfarkoster från NASA och en från Europeiska rymdorganisationen (ESA) . Inget av uppdragen är direkt designade för att leta efter fosfin, men alla är avsedda att ge en mer fullständig bild av planetsystemet. En av huvudprioriteringarna för dessa uppdrag är att tillhandahålla en mycket högre upplösningskarta över Venus yta än vad Magellan kunde göra. Dessa tre uppdrag skulle kunna hjälpa till att lösa fosfinmysteriet, men som vanligt inom planetvetenskapen kommer de sannolikt att väcka lika många frågor som de svarar.
Var placerar jag mina insatser? Det är ett tufft samtal. Venus är en fientlig plats – vulkanismen verkar mer rimlig där än livet – men universum är en konstig plats, och extremofila mikrober har hittats i ogästvänliga livsmiljöer här på jorden. Om något lever i Venus moln skulle det vara en överraskning, men det skulle inte vara bortom det möjliga. Bara tiden får utvisa, och det verkliga svaret kan bli något helt annat. Både Greaves och Lunine medger att källan till fosfinen kan bli ett tredje alternativ: det kan finnas någon okänd kemi på gång i Venus atmosfär som vi ännu inte har upptäckt.
Hur som helst ser jag fram emot att få reda på det.
Läs mer:
- Blaine Friedlander, ' Spårgasen fosfin pekar på vulkanisk aktivitet på Venus .'Cornell Chronicle.
- N. Truong och J. I. Lunine, ' Vulkaniskt extruderade fosfider som en abiotisk källa för venusiskt fosfin .'PNAS.
- J. Greaves et al., ” Fosfingas i molndäcken på Venus, 'Natur astronomi.