Stof met mogelijk biologische oorsprong gevonden in atmosfeer van Venus

Er is fosfine (PH3) gevonden in de atmosfeer van Venus. Dat werd vanmiddag tijdens een live stream van de Royal Astronomy Society onthuld. Laten we deze ontdekking stap voor stap bekijken.

Wat is fosfine?

Fosfine is een vrij simpel molekuul met een fosfor atoom met drie waterstof atomen. Het is vrij giftig en ontvlambaar, maar het is ook een zogenaamde biomarker. Dat wil zeggen, een stof die normaal (op rotsachtige planeten) alleen door leven gevormd wordt. Vorig jaar werd zelfs gesuggereerd dat fosfine de beste biomarker is om leven mee te zoeken met de nog te lanceren James Webb Space Telescope.

Wat is er precies gevonden?

Met de James Clerk Maxwell Telescope in Hawaii werd een dip in het radiospectrum gevonden die wijst op de aanwezigheid van fosfine. Met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Chili zijn vervolgens betere metingen gedaan die de vondst van fosfine bevestigden.

Het fosfine werd gevonden in een middelste wolkenlaag in de atmosfeer op zo’n 50-60 km hoogte. En dat is toevallig ook de hoogte waar tropische temperaturen heersten. En dat is een stuk aangenamer dan de temperatuur op het oppervlak van Venus (rond de 460 graden).

De hoeveelheid fosfine die afgeleid is van het radarsignaal, is rond de 20 deeltjes per miljard deeltjes (parts per billions).

De dip in het radiospectrum van de James Clerk Maxwell Telescope (donkere lijn) en van de ALMA telescoop (lichtere lijn). (Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory))

Wat zou de oorsprong van fosfine kunnen zijn?

Fosfine is een biomarker, maar men wilde eerst alle andere mogelijke bronnen uitsluiten. Daarbij is gedacht aan:

  • Stoffen die hoog in de atmosfeer afgebroken worden door (ultraviolet) zonlicht. Ofwel fotochemische reacties.
  • 70 andere reacties de fosfine vormen, inclusief reacties in en onder invloed van stof, aerosolen en dergelijke.
  • Reacties met rotsgesteente op het oppervlak, eventueel onder invloed van vulkanisme.

En wat de wetenschappers zeggen, is dat fosfine op die manier wel gevormd zou kunnen worden, maar niet in de hoeveelheden die gevonden zijn.

Dus zijn er twee andere mogelijkheden:

  • Nieuwe chemie: als in, chemische reacties die niet bekend zijn.
  • Een biologische oorsprong.

Fosfine molekulen in de atmosfeer van Venus (Credit: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada).

Maar komt fosfine ook niet in de atmosfeer van Jupiter en Saturnus voor?

Dat klopt. Fosfine werd in Jupiter’s atmosfeer al in 1975 ontdekt. Maar fosfine wordt daar in het binnenste van Jupiter gevormd onder invloed van een enorme hoeveelheid energie. Venus is wel heet en kent een hoge atmosferische druk op het oppervlak, maar niet genoeg om langs die weg fosfine te produceren.

Dus leven?

De wetenschappers benadrukten nog eens dat ze niet claimen dat ze leven gevonden hebben. Maar deze vondst vraagt wel om extra onderzoek.

Het is ook niet de eerste aanwijzing voor mogelijk even in de atmosfeer van Venus. Zo werd ontdekt dat de – in het ultraviolet – donkere banden in de atmosfeer gevormd werden door “partikels ter grootte van microben”.

Als er leven is, waar komt dat dan vandaan?

De afgelopen jaren zijn aanwijzingen steeds sterker geworden dat Venus niet altijd zo’n helse planeet geweest is als tegenwoordig. De vermoedens zijn dat 1 miljard jaar geleden er zelfs oceanen (van water) geweest zouden kunnen zijn.

Ook zou microbiologisch leven afkomstig kunnen zijn van Aarde. Bijvoorbeeld van materiaal dat vrij kwam bij een inslag op Aarde. En wie weet hebben we het zelf meegebracht. Nadat bleek dat Venus op het oppervlak kokendheet was, zijn de Venus-landers misschien niet met dezelfde zorg ontsmet als dat met Mars-landers het geval was.

Hoe zijn de reacties in de planetaire wetenschap?

Lang niet alle planetair wetenschappers zijn overtuigd van een biologische oorsprong van fosfine. Er is al een verhit debat gaande, onder andere op Twitter, waarin een heel spectrum van meningen van “als je geen niet-biologische reacties kunt bedenken waarop fosfine gevormd wordt, betekent niet dat de oorsprong biologisch is” (Carolyn Porco) tot “ik roep al jaren dat biologisch leven in de atmosfeer van Venus mogelijk is” (David Grinspoon).

Hoe gaan we vinden of er echt leven op Venus is?

Wetenschappers vragen al decennia om nieuwe missies om Venus te onderzoeken. Maar Venus-missies vielen vaak buiten de prijzen. Deze vondst van fosfine zou daar wel eens verandering in kunnen brengen. Er zijn een paar mogelijke Venus-missies:

  • De Indiase ruimtevaartorganisatie ISRO kondigde aan in 2023 de Venus orbiter Shukrayaan-1 te lanceren. Het budget is nog niet helemaal rond. De selectie van de instrumenten die meegaan op Shukrayaan-1 is nog niet rond, dus misschien kan ISRO de nieuwe bevindingen in de selectie meewegen.
  • Voor de volgende Discovery klasse missie van NASA zijn twee van de vier kandidaten Venus missies. Onder andere DAVINCI+, een sonde die in de atmosfeer moet afdalen, zou interessant onderzoek kunnen doen. De andere Venus-missie, VERITAS, moet Venus met radar in kaart brengen.
  • Venera-D is een Russische Venus-lander die veel langer op het oppervlak onderzoek moet doen dan met de Venera missies van de 1970-er en 1980-er jaren mogelijk was. Dit is een grote Venus missie die tot stand moet komen in samenwerking met NASA, met een lancering in 2026 of 2027. Het budget was echter de afgelopen jaren een probleem.

Een groot voordeel van missies naar Venus is dat Venus dichtbij de Aarde staat, en dat er veel vaker lanceerwindows mogelijk zijn dan Mars, om maar te zwijgen over manen zoals Europa en Enceladus.

Wat voor onderzoek zouden de wetenschappers van deze paper zelf graag zien?

Ze hadden het in de live stream zelf over infrarood spectrometers, massaspectrometers en misschien zelfs een microscoop. Er was ook hoop op commerciële missies. Onlangs kondigde het bedrijf Rocket Labs aan dat de nieuwste versie van hun Electron raket Venus zou kunnen bereiken.

Op vragen van ruimtevaart journalisten gaven ze aan dat Venus ballonnen ook interessant zouden kunnen zijn. Er zijn al eens twee Franse ballonnen in de atmosfeer van Venus afgezet op een missie van de Sovjet Unie. Die deden 2 dagen onderzoek. De wetenschappers zouden nu liever ballon-missies zien die weken of maanden actief zijn.

Wat betekent deze vondst voor het Venus onderzoek?

Het zou het begin van hernieuwde belangstelling naar Venus kunnen betekenen. Een beetje zoals de Mars meteoriet waar in 1996 vermeende sporen van microben gevonden werden. Of dat echte sporen van microben waren, is altijd onderwerp van discussie gebleven. Maar nadat jarenlang er geen onderzoek gedaan werd naar Mars, volgde opeens de ene na de andere missie. Wie weet kan zoiets ook bij Venus gebeuren.

Bronnen:

https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4

https://www.eso.org/public/news/eso2015/

https://www.planetary.org/articles/venus-phosphine-biosignature