poniedziałek, 14 września 2020

Fosforowodór na Wenus. I może życie.

Nie sądziłem, że wykryjemy fosforowodór w atmosferze innej planety typu ziemskiego zanim napiszę artykuł o tym, że fosforowodór jest znakiem życia, tak zwanym biomarkerem. Według materiału który mnie zainspirował do napisania notki której nie zdążyłem napisać są tylko dwa źródła tego gazu - procesy biologiczne, oraz procesy abiologiczne zachodzące w warunkach ogromnego ciśnienia w gazowych gigantach.

No więc wykryliśmy. Zespół prowadzony przez profesor Jane Greaves odkrył fosforowodór w atmosferze Wenus, w znacznych ilościach, na wysokości pomiędzy 40 a 60 kilometrów nad poziomem powierzchni. Wenus zdecydowanie nie jest gazowym gigantem. Posiada bardzo gęstą atmosferę, o ciśnieniu 400 razy większym od Ziemskiego. To jednak wciąż nie ta liga, co gazowe giganty.

Wykrycie nastąpiło na podstawie analizy widma absorbcyjnego - atmosfera nie przepuszcza bardzo konkretnych długości światła, które pasują własnie do tego konkretnego związku chemicznego. Dlatego faktyczność istnienia fosforowodoru jest raczej niekwestionowana (po raz pierwszy słyszę o 15-sigma pewności). Czy w świetle tego co napisałem wyżej oznacza to, że równie niewątpliwe jest istnienie życia produkującego ten gaz? Oczywiście nie. Jednakże autorzy mówią jasno, że wykluczyli wszystkie znane abiologiczne procesy.

Istnieją zatem dwie możliwości - albo odkryjemy zupełnie nieznaną ścieżkę chemiczną prowadzącą do powstania fosforowodoru, albo odkryjemy życie na innej planecie. Na ten moment ciężko ocenić co jest bardziej prawdopodobne. Życie mogłoby być pewniakiem, gdyby nie to jak piekielnym miejscem jest Wenus. Istnieją na Ziemi ekstremofile, które świetnie prosperują w kwaśnym środowisku - w wodzie o 5% zawartości kwasu. Jednak w przypadku Wenus kwasowość chmur, w których wykryto fosforowodór to około 90%.

Więc o ile trudno o abiologiczne wyjaśnienie obecności tego związku, to równie trudno wyjaśnić jak życie może tam funkcjonować. Warto jednak wiedzieć, że na tej wysokości (przypominam - około 50 kilometrów nad powierzchnią) atmosfera Wenus ma ciśnienie podobne do tego panującego przy powierzchni Ziemi a temperatura to komfortowe 20°C. Gdyby nie ten kwas...

To co interesujące, to fakt, że nie wiemy nawet zbyt dokładnie jak ziemskie bakterie produkują fosforowodór jedynie, że to robią. Jeśli coś istnieje w atmosferze Wenus, to prawdopodobnie musiało wpierw powstać na powierzchni, która według niektórych symulacji mogła być zdatna do zamieszkania nawet niecały miliard lat temu. Organizmy te musiały mieć odpowiedni czas by zmienić się wraz z planetą i przenieść tam gdzie temperatury nie roztapiają ołowiu.

Czekamy teraz na wypowiedzi sceptyków. Na ten moment trwające niecałe pięć minut nagranie i późniejsza sesja pytań i odpowiedzi przedstawiła głos “jednej strony”. Liczę, że w następnych dniach chłodne komentarze wzmocnią lub osłabią prawdopodobieństwo na to, że na sąsiedniej planecie istnieje życie.


Phosphine on Venus - Lead scientist Jane Greaves explains the discovery - ogłoszenie odkrycia
RAS Press Briefing - Phosphine on Venus - sesja Q&A
This Unusual Gas Is a Definite Sign of Alien Life - Materiał Antona ze stycznia 2020 o fosforowodorze

8 komentarzy:

  1. Jak jest z tym związkiem na innych planetach? Czy tam nie ma rewelacji, bo wiadomo, jak powstaje, czy mamy tu klibajtowe newsy?

    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103509001328

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. W przypadku gazowych gigantów mamy do czynienia z bogatą w wodór atmosferą, wyższymi ciśnieniami i temperaturami niż na Wenus. Dlatego fosforowodór tam nie jest ani sensacją ani biosygnaturą.

      Usuń
  2. "są tylko dwa źródła tego gazu - procesy biologiczne, oraz procesy abiologiczne zachodzące w warunkach ogromnego ciśnienia w gazowych gigantach"

    Nie, nie tylko w gazowych gigantach. Na Wenus również fosforowodór może powstawać np. w drodze reakcji fotochemicznych. Rzecz w tym, że autorzy oryginalnej publikacji wykonali obliczenia, według których żadne znane abiologiczne źródło fosforowodoru w warunkach panujących na Wenus nie może go dostarczyć tyle, aby osiągnął wykrywane stężenia (co najmniej 20 ppb) biorąc pod uwagę tempo jego rozkładu w silnie utleniającej atmosferze Wenus.

    Są więc 3 możliwości:
    * Fosforowodór na Wenus ma pochodzenie biologiczne,
    * Fosforowodór na Wenus powstaje w drodze nieznanej reakcji,
    * Istnieje błąd w obliczeniach, modelu, bądź danych które posłużyły do wykluczenia źródeł abiologicznych.

    OdpowiedzUsuń
  3. A ja miałbym pytanie: jak znaczne są te ilości fosforowodoru?

    Bo większość pisze właśnie o znacznych/znaczących ilościach, ale widziałem też wypowiedzi próbujące pomniejszać to odkrycie mówiące o śladowych ilościach.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Jeżeli ktoś umniejsza znaczenie tego odkrycia bo fosforowodoru jest tam "mało" a nie "dużo", to znaczy, że w ogóle nie zrozumiał o co chodzi :)

      Obecność PH3 w wenusjańskiej atmosferze oszacowano na ok. 20 ppb (parts per billion), tzn. jeśli weźmiemy 1 miliard (10^9) cząsteczek z atmosfery Wenus, to średnio 20 z nich będzie fosforowodorem. Można nazwać tę ilość śladową w porównaniu do innych składników atmosfery; gdyby jednak atmosfera składała się np. z 30% fosforowodoru, to uznalibyśmy ją za skrajnie niesprzyjającą życiu, ponieważ ten gaz jest silnie trujący.

      Sensacyjność odkrycia fosforowodoru w atmosferze Wenus nie polega na tym, że jest go "dużo", tylko na tym, że jest go "za dużo", tzn. więcej niż może powstawać w znanych procesach chemicznych niezwiązanych z życiem. Znamy warunki panujące w atmosferze Wenus, znamy mniej więcej tempo rozkładu fosforowodoru w tych warunkach, znamy kinetykę reakcji w których fosforowodór powstaje, i z obliczeń wynika, że żadna znana reakcja w tych warunkach nie jest w stanie produkować PH3 z taką wydajnością, żeby uwzględniając tempo rozkładu zebrało się go 20 ppb.

      I tyle. Być może są tam faktycznie jakieś mikroby produkujące PH3, a być może zachodzi jakaś reakcja której nie znamy, albo znana reakcja zachodzi ze znacznie większą wydajnością niż zakładamy że może zachodzić na Wenus.

      Podsumowując - nie chodzi o bezwzględną ilość odkrytego fosforowodoru i o to, czy jest ona znaczna czy śladowa. Chodzi o tempo jego powstawania, które wydaje się zbyt duże, aby dało się wyjaśnić procesami abiotycznymi.

      Usuń
    2. Ok, już rozumiem różnicę.

      Dziękuję :-)

      Usuń
  4. Parę pomysłów co do abiogenicznych procesów powstawania przychodzi mi do głowy (takich, których w tej pracy nie uwzględniono), pytanie tylko czy znamy chemizm atmosfery Wenus na tyle dobrze, aby któryś z nich wykluczyć?

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Bardziej obszerna analiza możliwych sposobów powstawania PH3 na Wenus została przeprowadzona osobno od tamtego artykułu i liczy jakieś 100 stron: arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2009/2009.06499.pdf

      Z obliczeń przedstawionych w tym papierze wynika, że w warunkach panujących na Wenus wszystkie znane abiogeniczne procesy powstawania PH3 są w stanie dostarczyć ilości o kilka rzędów wielkości mniejsze od obserwowanych. W ogóle nie spodziewamy się znaleźć istotnych ilości PH3 na skalistych planetach, bo (w przeciwieństwie do gazowych olbrzymów) z reguły nie ma na nich warunków aby ta substancja powstawała spontanicznie. Na Ziemi obecność PH3 w atmosferze jest związana wyłącznie z obecnością życia (mikroorganizmy i działalność przemysłowa człowieka), a życie ogólnie znane jest z inwestowania sporych ilości energii w tworzenie związków chemicznych, które są mu potrzebne, a które w przeciwny wypadku nie mogłyby w danych warunkach powstać.

      Można się spodziewać, że całe watahy chemików rzucą się na ten papier w poszukiwaniu błędów w obliczeniach, w przyjętych modelach, będą też próby znalezienia nierozpatrzonych przez autorów procesów powstawania PH3. I jest całkiem możliwe, że ktoś coś znajdzie. Masz oczywiście rację, że mamy sporo luk w wiedzy jeśli chodzi o Wenus, co zresztą przyznają sami autorzy wspomnianej publikacji. Konkluzja jest więc taka, że w świetle aktualnej wiedzy o Wenus nie udało się do tej pory wyjaśnić zaobserwowanych stężeń PH3. I w zasadzie tylko tyle.

      Usuń