In der Venusatmosphäre haben Astronomen die chemische Signatur von Phosphin entdeckt, für das sie keine andere Erklärung als anaerobe Mikroben finden konnten.
Copyright: ESO/ M. Kornmesser/L. Calçada/NASA/JPL-Caltech/Royal Astronomical Society/ Attribution: CC BY 4.0
Cardiff (Großbritannien) – Der jüngst erbrachte Nachweis des potenziellen Biomarkers Phosphin in der Venusatmosphäre sorgte weltweit für Aufsehen und Spekulationen darüber, ob das Gas von Mikroben verursacht werden könnte. Der Veröffentlichung im anerkannten Fachjournal „Nature“ folgte jedoch unmittelbar scharfe Kritik an den berichteten unerwartet hohen Werten, wie sie auf eine mikrobielle Biosphäre hinweisen könnte (…GreWi berichtete). Nachdem die ursprünglichen Autoren ihre Daten erneut kritisch analysiert haben, stufen sie nun selbst ihre Aussagen herab, – bestätigen aber grundsätzlich erneut das Vorhandensein des potenziellen Biomarkers auf der Venus.
Zuvor hatten vier unabhängige Studien die ursprüngliche Arbeit kritisiert oder festgestellt, die Ergebnisse nicht reproduzieren zu konnten. Jetzt schreiben auch die ursprünglichen Autorinnen und Autoren um Jane Greaves von der Cardiff University vorab via ArXiv.org, dass „selbst die günstigste Interpretation ihrer Daten darauf hindeutet, dass die beschriebenen Phosphin-Werte mindestens siebenmal niedriger sind als zunächst berichtet“.
Zugleich festigt das Team aber auch seine Feststellung, dass das kontrovers diskutierte Gas tatsächlich in der Venusatmosphäre vorhanden ist, und diskutiert die Möglichkeit, dass es aufgrund lokaler Reservoire in der Atmosphäre hier und da auf ein höheres Niveau steigen könnte.
Hintergrund
Phosphin ist ein Molekül aus einem Phosphor- und drei Wasserstoffatomen, die normalerweise nicht zusammenkommen. Es erfordert enorme Energiemengen, beispielsweise in den extremen Umgebungen von Jupiter und Saturn, die Atome mit genügend Kraft zu zerschlagen, um ihre natürliche Abneigung zu überwinden. Tatsächlich wurde Phosphin bereits in den 1970er Jahren in den Atmosphären von Jupiter und Saturn, also von großen Gasplaneten – entdeckt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Molekül im Innern dieser Gasriesen regelrecht zusammengeballt wurde und, wie Sousa-Silva und Kollegen es beschreiben, “von gewaltigen Konvektions-Stürmen in Planetengröße gewaltsam erzeugt wurde.
Wie das Fachjournal „Science“ berichtet, habe Greaves in einem Gespräch mit der „Venus Exploration Analysis Group“ (VEXAG) der NASA erklärt, dass die Phosphin-Linie weiterhin existiert.“ Unterstützend zu den Folgerungen der ersten Studie haben die Astronomen und Astronominnen nun Beobachtungen mit vom James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) von 2017 und vom Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) von 2019 hinzugezogen. Trotz der Herabstufung der ursprünglichen Werte attestieren die Forschenden weiterhin, dass Phosphin tatsächlich für eine der sogenannten Absorptionslinien im Spektrum der Venusatmosphäre verantwortlich sei – wenn auch in deutlich geringeren Mengen. Damit widersprechen Greaves und Kollegen einem der Kritikpunkte, der unterstellt hatte, dass es sich bei dem Phosphor-Signal um ein „falsches Positiv“ handelt.
Das Team um Greaves benennt den neuen niedrigeren Phosphin-Wert nun mit 1 Teil pro Milliarde (ppb). Dieser Wert liegt damit näher an den Werten, wie sie möglicherweise auch durch natürliche Prozesse wie Vulkanausbrüche oder Blitzeinschläge erklärt werden könnten. Allerdings unterstreichen die Autoren auch, dass der jetzt ermittelte Wert weiterhin noch oberhalb der Grenze liegt, bei der diese Erklärungsansätze angewendet werden können.
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Tatsächlich stimmen die nun korrigierten Werte und Einschätzung damit besser mit einer Studie von Therese Encrenaz vom Pariser Observatorium überein, die letzten Monat im Fachjournal „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht wurde. Ihr Team suchte nach Anzeichen von Phosphin im thermischen Infrarot in Beobachtungen, die 2015 mit der NASA-Infrarot-Teleskopanlage auf Hawaii ermittelt wurden und konnten kein Phosphin in Anteilen von über 5 ppb finden (…GreWi berichtete).
Ein weiterer vom Team um Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center der NASA via ArXiv.org und im Fachjournal „Nature Astronomy“ vorgebrachter Kritikpunkt: Phosphin sei nicht die einzige Möglichkeit, die Absorptionslinien von JCMT und ALMA zu erklären: Statt Phosphin könnte der Einbruch des JCMT-Spektrums plausibel durch eine überlappende Absorptionslinie von Schwefeldioxid (SO2) erklärt werden, einem Gas also, aus dem der Großteil der Venuswolken besteht. Demnach könnten rund 100 ppb an SO2 das gesamte JCMT-Phosphinsignal erklären. Tatsächlich wären das dann Werte, wie sie bereits vom „Venus Express“-Orbiter beobachtet wurden. Die Kritik, wird denn auch im aktuellen Paper von Greaves und Kollegen anerkannt. Allerdings deute die Breite der Absorptionslinie in den ALMA-Daten darauf hin, dass das das diskutierte Signal auch weiterhin nicht einzig und allein auf SO2 zurückgeführt werden könne.
Auch die Verortung des Phosphins in der Atmosphäre war und ist Inhalt der wissenschaftlichen Kontroverse: Laut den von Encrenaz und Kollegen genutzten ALMA-Daten sollten nur Höhen über 70 Kilometern empfindlich gegenüber Absorptionen von Substanzen sein. Greaves und Kollegen hatten das Phosphin-Signal jedoch in etwa 55 Kilometern Höhe über der Planetenoberfläche und damit in wärmeren Wolkenschichten verortet, wie sie für potenzielles Leben bewohnbarer wären. In ihrer aktuellen Analyse stellen Greaves und Kollegen nun fest, dass ALMA gar nicht in der Lage ist, die gesamte Breite und Tiefe des Signals zu erfassen: „Es gibt keine empirischen Beweise dafür, dass [Phosphin] nur über 70 km liegt.“
Schlussendlich stimmen die an der Kontroverse beteiligten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aber darin überein, dass es noch zu früh sei, um genau sagen zu können, woher und wie die ermittelten Werte entstanden sind. Weitere Messungen sind nun notwendig – bestenfalls eine direkt Sondenmission vor Ort.
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Quelle: Science, eigene Recherche GreWi
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