V atmosféře Venuše byly nalezeny možné stopy života

ESO 015/20 tisková zpráva

Mezinárodní tým astronomů oznámil objev vzácné molekuly – fosfanu – v oblacích planety Venuše. Na Zemi tento plyn vzniká ve větším množství pouze průmyslově nebo činností mikroorganismů žijících v prostředí bez kyslíku. Vědci po desetiletí spekulují o tom, že horní patra oblačnosti na planetě Venuši by mohla poskytovat domov mikroorganismům volně poletujícím vysoko nad rozpáleným povrchem – ovšem za cenu tolerance k vysoké kyselosti okolního prostředí. Detekce fosfanu by mohla ukazovat na přítomnost takového mimozemského atmosférického života.

„Když jsme uviděli náznak přítomnosti fosfanu ve spektru Venuše, byl to pro nás šok“, říká vedoucí týmu Jane Greaves (Cardiff University, UK), která si jako první povšimla nenápadné spektrální čáry zaznamenané při pozorováních provedených pomocí teleskopu JCMT (James Clerk Maxwell Telescope, provozuje East Asian Observatory, Havaj). Potvrzení tohoto objevu však vyžadovalo použití ještě citlivějšího zařízení – pětačtyřiceti antén radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) v Chile, jehož evropským partnerem je ESO. Obě pozorování Venuše byla provedena na vlnové délce elektromagnetického záření asi 1 mm, tedy mnohem delší, než má viditelné světlo, na které je citlivé lidské oko. Z povrchu Země je možné toto záření efektivně pozorovat pouze teleskopy umístěnými ve vysoké nadmořské výšce.  

Mezinárodní tým, který je složen z vědců ze Spojeného království, Spojených států a Japonska, odhaduje, že fosfan (phosphine, plyn složený z vodíku a fosforu) se v oblacích Venuše vyskytuje v malých koncentracích – pouze  asi 20 molekul z miliardy. Vědci na základě svých dat provedli výpočty, aby zjistili, zda pozorované množství fosfanu může pocházet z přirozených nebiologických procesů probíhajících na planetě. Uvážili řadu možností včetně vlivu slunečního záření, minerálů vyzdvižených prouděním z povrchu, vulkanické činnosti nebo blesků, ale žádný ze zkoumaných procesů nedokáže ani zdaleka produkovat fosfan v požadovaném objemu. Ukázalo se, že známé nebiologické zdroje jsou schopné dodat nanejvýš jednu desetitisícinu pozorovaného množství.      

Jak uvádějí členové vědeckého týmu, aby pozemské organismy vytvořily množství fosfanu, jaké na Venuši pozorujeme, stačilo by, aby pracovaly asi jen na 10 % své maximální produktivity. Je známo, že bakterie na Zemi tento plyn produkují: z minerálů nebo biologického materiálu přijímají fosforečnany (fosfáty) i vodík a nakonec vylučují fosfan. Jakékoliv organismy  na Venuši by se pravděpodobně značně odlišovaly od svých příbuzných na Zemi, ale stejně jako na naší planetě by i na Venuši mohly být producentem fosfanu přítomného v atmosféře.   

Jakkoli se objev fosfanu v oblacích Venuše může zdát překvapivý, vědci jsou si svým pozorováním jisti. „Velmi se nám ulevilo, ale podmínky na stanovišti ALMA v době, kdy byla Venuše ve vhodné pozici vzhledem k Zemi, byly pro následná pozorování velmi dobré. Zpracování dat však bylo poněkud obtížné. ALMA totiž obvykle nepozoruje jemné efekty u velmi jasných zdrojů, jakým je Venuše“, popisuje členka týmu Anita Richards (UK ALMA Regional Centre a University of Manchester). „Nakonec jsme zjistili, že obě observatoře skutečně zaznamenaly totéž – slabou absorpční  čáru na správné vlnové délce příslušící fosfanu. Molekuly jsou osvětlovány zespoda teplejšími oblaky ležícími níže,“ dodává Jane Greaves, vedoucí studie publikované v prestižním vědeckém časopise Nature Astronomy.       

Další členka týmu Clara Sousa Silva (Massachusetts Institute of Technology, USA) zkoumala plyn fosfan jako "biosignaturu" organismů nevyužívajících kyslík na exoplanetách, protože běžné chemické procesy ho produkují v tak nepatrném množství. K objevu doplňuje: „Nalezení fosfanu na Venuši, to byl nečekaný bonus. S objevem vyvstává řada otázek, především, jak by tam mohly nějaké organismy přežít. Na Zemi mohou někteří mikrobi snést asi až 5% kyseliny v okolním prostředí, ale oblaky na Venuši tvoří prakticky pouze kyselina.“

Členové týmu se domnívají, že jejich objev je skutečně významný, protože jsou schopni vyloučit řadu alternativních způsobů tvorby fosfanu. Na druhou stranu uznávají, že potvrzení přítomnosti "života" vyžaduje mnoho další práce. Ačkoliv teplota ve vysokých vrstvách oblačnosti Venuše se pohybuje kolem příjemných 30 °C, jedná se o neuvěřitelně kyselé prostředí – oblaka tvoří z 90 % kyselina sírová, což představuje vážný problém pro jakýkoliv mikroorganismus, který by zde chtěl přežít.

Leonardo Testi, astronom ESO a manažer operací evropské části projektu ALMA (na této studii se nepodílel) objev komentuje: „Nebiologická produkce fosfanu na Venuši je na základě našeho současného chápání fosfanové chemie v atmosférách kamenných planet v podstatě vyloučena. Potvrzení existence života v atmosféře Venuše by však byl opravdový průlom v astrobiologii. Proto je nezbytné prověřit tento vzrušující výsledek teoreticky i pozorováním a vyloučit možnost, že fosfan může mít na kamenných planetách i odlišný chemický původ, než je tomu na Zemi.“  

Další pozorování Venuše i kamenných exoplanet mimo Sluneční soustavu, také pomocí budoucího obřího dalekohledu ELT (Extremely Large Telescope), by mohla pomoci najít odpověď na otázku, jak zde může fosfan vznikat, a přispět tak ke hledání známek života mimo planetu Zemi.

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Phosphine Gas in the Cloud Decks of Venus”, který byl zveřejněn v prestižním vědeckém časopise Nature Astronomy.

Složení týmu: Jane S. Greaves (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, UK [Cardiff]), Anita M. S. Richards (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, UK), William Bains (Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, USA [MIT]), Paul Rimmer (Department of Earth Sciences a Cavendish Astrophysics, University of Cambridge a MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK), Hideo Sagawa (Department of Astrophysics and Atmospheric Science, Kyoto Sangyo University, Japonsko), David L. Clements (Department of Physics, Imperial College London, UK [Imperial]), Sara Seager (MIT), Janusz J. Petkowski (MIT), Clara Sousa-Silva (MIT), Sukrit Ranjan (MIT), Emily Drabek-Maunder (Cardiff a Royal Observatory Greenwich, London, UK), Helen J. Fraser (School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, UK), Annabel Cartwright (Cardiff), Ingo Mueller-Wodarg (Imperial), Zhuchang Zhan (MIT), Per Friberg (EAO/JCMT), Iain Coulson (EAO/JCMT), E’lisa Lee (EAO/JCMT) a Jim Hoge (EAO/JCMT).

Doprovodný článek některých spoluautorů této práce s názvem "The Venusian Lower Atmosphere Haze as a Depot for Desiccated Microbial Life: A Proposed Life Cycle for Persistence of the Venusian Aerial Biosphere" byl publikován v srpnu 2020 v časopise Astrobiology. Další studie s blízkým vztahem k tématu s názvem "Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres", opět z dílny některých spoluautorů tohoto článku, byla ve stejném časopise zveřejněna již v lednu 2020.

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan) a NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Radioteleskop JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) s průměrem antény 15 m je největším jednoprvkovým astronomickým teleskopem světa navrženým pro práci v oboru submilimetrového elektromagnetického záření. Vědci ho využívají k výzkumu Sluneční soustavy, prachu a plynu v planetárních systémech či v mezihvězdném prostoru, vyvinutých hvězd a vzdálených galaxií. Nachází se ve vědeckém parku na hoře Mauna Kea (Havaj) v nadmořské výšce 4 092 m. Teleskop JCMT provozuje Východoasijská observatoř (East Asian Observatory) jménem řady spolupracujících institucí NAOJ, ASIAA, KASI, CAMS a také National Key R&D Program (Čína). Dodatečnou finanční podporu poskytují STFC a spolupracující univerzity ve Spojeném království a Kanadě.

Odkazy

• vědecký článek
• tisková konference Royal Astronomical Society
• snímky teleskopu ALMA
• snímky teleskopu JCMT
• tisková zpráva ESO vztahující se k tématu — Astronomové zkoumali mezihvězdný původ jednoho ze stavebních kamenů života
• starší tisková zpráva Royal Astronomical Society k tématu — Paucity of phosphorus hints at precarious path for extraterrestrial life
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Soňa Ehlerová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Jane Greaves (study author); Cardiff University; Cardiff, UK; Email: GreavesJ1@cardiff.ac.uk

Anita Richards (study author); UK ALMA Regional Centre and University of Manchester; Manchester, UK; Email: a.m.s.richards@manchester.ac.uk

Clara Sousa Silva (study author); Massachusetts Institute of Technology; Cambridge, USA; Tel.: +1 617 253 6283; Email: cssilva@mit.edu

Leonardo Testi (contact for independent comment on the study); European Southern Observatory; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6541; Email: ltesti@eso.org

Dave Clements (study author); Imperial College; London, UK; Email: d.clements@imperial.ac.uk

Paul Rimmer (study author); University of Cambridge; Cambridge, UK; Email: pbr27@cam.ac.uk

William Bains (study author); Massachusetts Institute of Technology; Cambridge, USA; Email: bains@mit.edu

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org