Kunne syreneutraliserende livsformer skabe beboelige lommer i Venus-skyer?

Det er svært at forestille sig en mere ugæstfri verden end vores nærmeste planetariske nabo. Med en atmosfære tyk af kuldioxid og en overflade, der er varm nok til at smelte bly, er Venus en brændt og kvælende ødemark, hvor livet, som vi kender det, ikke kunne overleve. Planetens skyer er på samme måde fjendtlige og dækker planeten i dråber af svovlsyre, der er ætsende nok til at brænde et hul gennem menneskelig hud.

Og alligevel understøtter en ny undersøgelse den mangeårige idé om, at hvis liv eksisterer, kan det skabe et hjem i Venus' skyer. Undersøgelsens forfattere fra MIT, Cardiff University og Cambridge University har identificeret en kemisk vej, hvorved livet kunne neutralisere Venus' sure miljø og skabe en selvbærende, beboelig lomme i skyerne.

I Venus' atmosfære har forskere længe observeret forvirrende anomalier - kemiske signaturer, der er svære at forklare, såsom små koncentrationer af ilt og ikke-sfæriske partikler i modsætning til svovlsyrens runde dråber. Måske mest forvirrende er tilstedeværelsen af ​​ammoniak, en gas, der foreløbigt blev opdaget i 1970'erne, og som efter alt at dømme ikke bør produceres gennem nogen kemisk proces kendt på Venus.

I deres nye undersøgelse modellerede forskerne et sæt kemiske processer for at vise, at hvis ammoniak faktisk er til stede, ville gassen udløse en kaskade af kemiske reaktioner, der ville neutralisere omgivende dråber af svovlsyre og også kunne forklare de fleste af de anomalier, der er observeret i Venus' skyer. Hvad angår selve kilden til ammoniak, foreslår forfatterne, at den mest plausible forklaring er af biologisk oprindelse, snarere end en ikke-biologisk kilde såsom lyn eller vulkanudbrud.

Som de skriver i deres undersøgelse, tyder kemien på, at "livet kunne skabe sit eget miljø på Venus."

Denne fristende nye hypotese kan testes, og forskerne giver en liste over kemiske signaturer til fremtidige missioner til at måle i Venus' skyer for enten at bekræfte eller modsige deres idé.

"Intet liv, som vi kender til, kunne overleve i Venus-dråberne," siger studiemedforfatter Sara Seager, klassens 1941-professor i planetariske videnskaber i MIT's afdeling for jord-, atmosfære- og planetvidenskab (EAPS). "Men pointen er, at der måske er noget liv der, og det ændrer sit miljø, så det er beboeligt."

Studiets medforfattere omfatter Janusz Petkowski, William Bains og Paul Rimmer, som er tilknyttet MIT, Cardiff University og Cambridge University.

Livsmistænkt

"Livet på Venus" var en populær sætning sidste år, da videnskabsmænd, inklusive Seager og hendes medforfattere, rapporterede påvisningen af ​​fosphin i planetens skyer. På Jorden er phosphin en gas, der hovedsageligt produceres gennem biologiske interaktioner. Opdagelsen af ​​fosphin på Venus giver plads til muligheden for liv. Siden da har opdagelsen imidlertid været meget bestridt.

"Phosphindetektionen endte med at blive utroligt kontroversiel," siger Seager. "Men phosphin var som en gateway, og der har været denne genopblussen i folk, der studerer Venus."

Inspireret til at se nærmere, begyndte Rimmer at finkæmme data fra tidligere missioner til Venus. I disse data identificerede han anomalier eller kemiske signaturer i skyerne, der havde været uforklarlige i årtier. Ud over tilstedeværelsen af ​​oxygen og ikke-sfæriske partikler omfattede anomalier uventede niveauer af vanddamp og svovldioxid.

Rimmer foreslog, at anomalierne kunne forklares med støv. Han hævdede, at mineraler, fejet op fra Venus' overflade og ind i skyerne, kunne interagere med svovlsyre for at producere nogle, men ikke alle, af de observerede anomalier. Han viste, at kemien var tjekket ud, men de fysiske krav var uigennemførlige:En massiv mængde støv ville være nødt til at stige op i skyerne for at frembringe de observerede uregelmæssigheder.

Seager og hendes kolleger spekulerede på, om anomalierne kunne forklares med ammoniak. I 1970'erne blev gassen foreløbigt opdaget i planetens skyer af Venera 8 og Pioneer Venus sonderne. Tilstedeværelsen af ​​ammoniak, eller NH_3, var et uløst mysterium.

"Ammoniak bør ikke være på Venus," siger Seager. "Den har brint knyttet til sig, og der er meget lidt brint omkring sig. Enhver gas, der ikke hører hjemme i dens miljøsammenhæng, er automatisk mistænkelig for at være lavet af liv."

Levende skyer

Hvis holdet skulle antage, at livet var kilden til ammoniak, kunne det så forklare de andre anomalier i Venus' skyer? Forskerne modellerede en række kemiske processer i jagten på et svar.

De fandt ud af, at hvis livet producerede ammoniak på den mest effektive måde som muligt, ville de tilknyttede kemiske reaktioner naturligt give ilt. Når først det er til stede i skyerne, vil ammoniak opløses i dråber af svovlsyre, hvilket effektivt neutraliserer syren for at gøre dråberne relativt beboelige. Indføringen af ​​ammoniak i dråberne ville forvandle deres tidligere runde, flydende form til mere en ikke-sfærisk, saltlignende opslæmning. Når først ammoniak er opløst i svovlsyre, vil reaktionen udløse et eventuelt omgivende svovldioxid til også at opløses.

Tilstedeværelsen af ​​ammoniak kunne da faktisk forklare de fleste af de store anomalier set i Venus' skyer. Forskerne viser også, at kilder som lyn, vulkanudbrud og selv et meteoritnedslag ikke kemisk kunne producere den mængde ammoniak, der kræves for at forklare anomalierne. Livet kan dog.

Faktisk bemærker holdet, at der er livsformer på Jorden - især i vores egne maver - som producerer ammoniak for at neutralisere og gøre beboeligt et ellers meget surt miljø.

"Der er meget sure miljøer på Jorden, hvor liv lever, men det er intet som miljøet på Venus - medmindre livet neutraliserer nogle af disse dråber," siger Seager.

Forskere kan have en chance for at kontrollere tilstedeværelsen af ​​ammoniak og tegn på liv i de næste mange år med Venus Life Finder Missions, et sæt foreslåede privatfinansierede missioner, som Seager er hovedefterforsker af, der planlægger at sende rumfartøjer til Venus for at måle dens skyer for ammoniak og andre livssignaturer.

"Venus har dvælende, uforklarlige atmosfæriske anomalier, der er utrolige," siger Seager. "Det giver plads til muligheden for liv."