Co się dzieje z odkryciem fosfiny na Wenus?

Odkąd we wrześniu ubiegłego roku ogłoszono odkrycie na Wenus substancji chemicznej zwanej fosfiną, społeczność naukowa jest oszołomiona. Naukowcy wielokrotnie publikowali artykuły, próbując podważyć lub wzmocnić to twierdzenie.

W tym tygodniu pojawiły się dwa nowe dokumenty, a niektórzy twierdzą, że ta teoria właśnie zaczyna umierać. Podejrzewamy jednak, że wykrycie będzie nadal analizowane i omawiane przez jakiś czas.

Więc o co właściwie chodzi? Zacznijmy od krótkiego wprowadzenia.

Fosfina na Wenus? Dlaczego to ma znaczenie?

Samo odkrycie jest dość fascynujące. Używając dwóch różnych instrumentów w różnym czasie – James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) w 2017 r. i Atacama Large Millimeter Array (ALMA) w 2019 r. – zespół kierowany przez astrobiolog Jane Greaves z Cardiff University w Wielkiej Brytanii wykrył sygnaturę widmową substancji chemicznej zwana fosfiną w atmosferze Wenus w ilości 20 części na miliard. Odkrycia zostały opublikowane w Nature Astronomy.

Na Ziemi fosfinę znaleziono w dużych ilościach w ekosystemach ubogich w tlen. Występuje na bagnach i osadach, gdzie rozwijają się bakterie beztlenowe. Znajduje się w jelitach i, cóż, w pierdach. W jakiś sposób mikroorganizmy beztlenowe wytwarzają fosfinę. A chmury Wenus są beztlenowe.

Chociaż Greaves i jej zespół wykluczyli wiele możliwych abiotycznych wenusjańskich ścieżek formowania fosfiny, zaznaczyli, że mogą istnieć inne sposoby na uzyskanie tej substancji chemicznej. Po pierwsze, tutaj na Ziemi wulkany wytwarzają fosfinę i mamy dowody na to, że Wenus jest nadal aktywna wulkanicznie. (Pochodzenie wulkaniczne okazało się później prawdopodobne w innym artykule).

Tak czy inaczej, odkrycie było fascynujące, ale wzmianka o pochodzeniu fosfiny od drobnoustrojów wywołała wiele spekulacji i wielu dalszych badań ze strony innych naukowców.

Co stało się później?

Cóż, wszystko się trochę skomplikowało. Najpierw zespół naukowców przyjrzał się historycznym danym Wenus i stwierdził, że sonda Pioneer mogła wykrywać fosfinę już w 1978 roku. Praca ta nie została jeszcze przyjęta do publikacji. Inny artykuł przesłany do czasopisma Science, który nie został jeszcze zrecenzowany, twierdził, że na Wenus została wykryta glicyna – element budulcowy białka.

Inni naukowcy zaczęli przyglądać się danym. Trzy oddzielne artykuły – jeden opublikowany w Astronomy & Astrophysics na temat danych ALMA, drugi opublikowany w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society na temat danych JCMT, a trzeci ponownie analizujący oba zbiory danych – nie wykazały one żadnego znaczącego wykrycia fosfiny w atmosferze Wenus.

Wtedy okazało się, że podczas przetwarzania danych z obserwacji ALMA wystąpił błąd. Greaves zażądała ponownego przetworzenia danych, które udostępniono opinii publicznej w listopadzie 2020 r.

Greaves i jej zespół przeanalizowali nowe dane i odkryli, że nadal mogą wykrywać fosfinę na Wenus, ale w mniejszych ilościach – średnio od 1 do 4 części na miliard, ze zlokalizowanymi pikami od 5 do 10 części na miliard.

Ponieważ zarówno dwutlenek siarki, jak i fosfina pochłaniają promieniowanie w pobliżu częstotliwości 266,94 gigaherców, niektórzy sugerowali, że Greaves i jej zespół mogli wykryć dwutlenek siarki (również wytwarzany przez aktywność wulkaniczną), a nie fosfinę. W swoim nowym artykule Greaves wraz z zespołem wykluczyli dwutlenek siarki. Stwierdzili, że na Wenus jest go za mało, aby mógł wytworzyć obserwowany sygnał.

Następnie opublikowano trzeci artykuł autorstwa Greaves i jej zespołu, w którym broniono odporności sygnału fosfiny.

OK, więc dlaczego temat powraca w wiadomościach?

Pojawiły się dwa nowe artykuły, z których jeden został opublikowany w The Astrophysical Journal Letters, a drugi został tam przyjęty do publikacji. Oba artykuły stają przeciwko fosfinie.

W pierwszym artykule ponownie przeanalizowano oba zestawy danych ALMA, przed i po ich ponownym przetworzeniu. Zespół znalazł linię widmową o częstotliwości 266,94 gigaherców we wcześniejszym zbiorze danych, ale po ponownym przetworzeniu nie wykryto tam żadnego znaczącego sygnału. Odkryli również, że dwutlenek siarki może występować w co najmniej 10 częściach na miliard, co sugeruje, że może występować na Wenus w większej ilości niż sądzili Greaves i jej zespół.

W drugiej pracy wykorzystano dane z dziesięcioleci obserwacji Wenus do modelowania warunków panujących w jej atmosferze i określenia zachowania fosfiny i dwutlenku siarki. Okazało się, że sygnał 266,94 gigaherca najlepiej pasuje do źródła na wysokości około 80 kilometrów, nad pokładami chmur, a nie od 50 do 60 kilometrów, jak zaproponowali Greaves i jej zespół.

Na tej wysokości fosfina nie utrzymałaby się zbyt długo, więc najlepszym wyjaśnieniem byłby dwutlenek siarki – podsumowali.

Czy to już koniec? Czy wykrywanie fosfiny na Wenus jest martwe?

Nie jesteśmy nawet blisko końca! Na początek Greaves i jej zespół prawdopodobnie odpowiedzą na nowe artykuły, co najprawdopodobniej wywoła jeszcze więcej odpowiedzi, z większą liczbą symulacji, modelowania i obliczania, a może nawet eksperymentów, aby określić, jakie są możliwości i prawdopodobieństwa.

Ponadto nic, co widzieliśmy do tej pory, nie jest rozstrzygające. Jest więcej niż prawdopodobne, że jedynym sposobem na wyjaśnienie kontrowersji jest przeprowadzenie bardziej szczegółowych obserwacji za pomocą mocniejszych instrumentów. Na to chwilę możemy tylko czekać. Planowanych jest kilka misji na Wenus, ale często od planowania do wykonania mija wiele czasu.

Jest to jednak nauka w najlepszym wydaniu. Jest tu “prawda” i “fałsz”. Albo na Wenus jest fosfina, albo jej nie ma. Naukowcy wykorzystają swoją kreatywność, aby spróbować rozwiązać problem, co doprowadzi do udoskonalenia technik i narzędzi analitycznych.

W końcu poznamy prawdę. Cokolwiek to jest, nauczy nas czegoś nowego o naszym Wszechświecie.

 

Źródła: Michelle Starr / Science Alert

Preliminary investigation on the role of microorganisms in the production of phosphine

Hypothesis Perspectives: Might active volcanisms today contribute to the presence of phosphine in Venus’s atmosphere?

Did Pioneer See Phosphine in the Clouds of Venus Decades Ago?

Re-analysis of the 267 GHz ALMA observations of Venus

The statistical reliability of 267-GHz JCMT observations of Venus: no significant evidence for phosphine absorption

No phosphine in the atmosphere of Venus

Newly processed Venus ALMA data made available to the community

Re-analysis of Phosphine in Venus’ Clouds

On the Robustness of Phosphine Signatures in Venus’ Clouds

Complications in the ALMA Detection of Phosphine at Venus

Claimed detection of PH3 in the clouds of Venus is consistent with mesospheric SO2

Zdjęcia: iStock

 

 

 

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x