Τελικά, υπάρχει ζωή στην Αφροδίτη; Hints of life on Venus

Είναι όντως πιθανό να υπάρχει ζωή στην καυτή κόλαση που αποτελεί αυτός ο πλανήτης; Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μεγάλη ποσότητα αερίου φωσφανίου στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, το οποίο στη Γη παράγεται από μικροοργανισμούς και βιομηχανικές δραστηριότητες. Η είδηση για ίχνη έμβιων οργανισμών στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης έχει τραβήξει την προσοχή ολόκληρου του πλανήτη. Artist's impression of Venus, with an inset showing a representation of the phosphine molecules detected in the high cloud decks. Credit: ESO / M. Kornmesser / L. Calçada & NASA / JPL / Caltech

Η αστρονόμος Τζέιν Γκριβς του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ, ήταν μόνη στο γραφείο της όταν είδε το σήμα: ένα ίχνος του μορίου της φωσφίνης, μεταξύ των δεδομένων που είχε λάβει από την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης το 2017.

Το φωσφάνιο ή φωσφίνη (phosphine) είναι μια ανόργανη χημική ένωση που περιέχει ένα άτομο φωσφόρου και τρία άτομα υδρογόνου, με μοριακό τύπο PH₃. Η φωσφίνη αποτελεί συστατικό της ατμόσφαιρας της Γης και μπορεί να παραχθεί από τη ζωή – είτε ανθρώπινη είτε μικροβιακή. Πρόκειται για ένα δυσώδες αέριο που δημιουργούν οι βιομηχανικές δραστηριότητες ή ορισμένα είδη αναερόβιων βακτηρίων, τα οποία βρίσκονται σε περιβάλλοντα με λίγο οξυγόνο, όπως ζωϊκά έντερα και έλη. Κατά τη διάρκεια του 1ου  Παγκοσμίου Πολέμου χρησιμοποιήθηκε ως χημικό όπλο.

Το γεγονός την σόκαρε. Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι η φωσφίνη, ενδέχεται να αποτελεί χρήσιμο βιοαποτύπωμα. Ένα σημάδι ότι ίσως υπάρχει ζωή στον πλανήτη στον οποίο εντοπίζεται.

«Δεν ήταν κανείς εκεί για να του το πω», λέει η ίδια στο Wired. Φοβούμενη ότι ο ενθουσιασμός της θα την παρασύρει σε λάθος συμπεράσματα, προσπάθησε να αποσπάσει τη σκέψη της από το ζήτημα. «Έπρεπε να προσπαθήσω να μην τρακάρω», θυμάται η ίδια, μιλώντας για το απόγευμα του 2018 όταν έκανε την πρώτη ανακάλυψη.

Τα επόμενα χρόνια ήταν γεμάτα ελέγχους που θα διασφάλιζαν ότι έχει αναλύσει σωστά τα δεδομένα της. Το σήμα, που έμοιαζε πάρα πολύ με φωσφίνη, επέμενε. Πριν μερικές μέρες, μετά από πολλούς ακόμη μήνες συλλογής και ανάλυσης δεδομένων, η ίδια και μια ομάδα συναδέλφων της έκαναν την επίσημη ανακοίνωση: Όχι μόνο υπάρχει φωσφίνη στην Αφροδίτη, αλλά δεν έχει βρεθεί και κάποια εξήγηση για το πώς βρέθηκε ως εκεί – με την εξαίρεση του ενδεχομένου της ύπαρξης ζωής.

Τι σημαίνει η ανακάλυψη

Dark higher-altitude clouds obscure the brighter mid-altitude clouds in this image of Venus taken by an infrared camera on board Japan's Akatsuki Venus Climate Orbiter. Phospine gas detected in the temperate mid-altitude clouds is teasing scientists with a possible signature for life. FALSE COLOR PHOTO BY JAXA / ISAS / DARTS / DAMIA BOUIC

Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι βέβαιο πως υπάρχουν έμβιοι οργανισμοί στον πλανήτη. Ορισμένες μη βιολογικές διαδικασίες, άγνωστες στη γη, θα μπορούσαν να είναι η αιτία δημιουργίας του μορίου. Ωστόσο, και παρά το γεγονός ότι μένει ακόμη πολλή ερευνητική δουλειά για να απορρίψει άλλες πιθανές αιτίες, δεν είναι απίθανο να βρισκόμαστε για πρώτη φορά μπροστά στην ανακάλυψη εξωγήινης ζωής.

Φυσικά, η Αφροδίτη δεν ακούγεται ευχάριστο περιβάλλον για να ζει κανείς. Η θερμοκρασία στην επιφάνειά της ξεπερνά τους 400 βαθμούς Κελσίου, ενώ η πίεση που δέχεται κανείς είναι αντίστοιχη με αυτή που συναντάται 900 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Οι συνθήκες είναι τόσο εχθρικές, ώστε να… λιώσουν ένα διαστημόπλοιο που είχε αποσταλεί στον καυτό πλανήτη μέσα σε λίγες μόλις ώρες.

Τι είδους ζωή θα μπορούσε να υπάρχει στον καυτό πλανήτη;

Η Αφροδίτη είναι ο κοντινότερος γείτονας της Γης. Έχει παρόμοια δομή αλλά είναι ελαφρώς μικρότερη από τη Γη. Καλύπτεται από μια πυκνή, τοξική ατμόσφαιρα που παγιδεύει τη θερμότητα. Για τον λόγο αυτό η θερμοκρασία στην επιφάνειά της φτάνει τους 471 βαθμούς Κελσίου, είναι δηλαδή τόσο υψηλή που λιώνει ο μόλυβδος. Synthesized false colour image of Venus, using 283-nm and 365-nm band images taken by the Venus Ultraviolet Imager (UVI). Credit: JAXA / ISAS / Akatsuki Project Team

Όμως οι επιστήμονες υπέθεταν ότι η Αφροδίτη μπορεί να έχει τη δική της, παράξενη ζωή, εδώ και δεκαετίες. Εν μέρει γιατί ο πλανήτης μοιάζει να έχει γνωρίσει καλύτερες μέρες: Δεν αποκλείεται κάποτε να είχε ακόμη και δικό του ωκεανό. Τότε, υποθέτουν, θα μπορούσε να είχε γεννηθεί ζωή, η οποία να εξελίχθηκε κατά τέτοιο τρόπο ώστε να ξεφύγει από την κυριολεκτική κόλαση στην οποία μετατράπηκε ο πλανήτης. Μόνη σωτηρία, τα σύννεφα, 48 χιλιόμετρα πάνω από το έδαφός της, όπου η πίεση μειώνεται και η θερμοκρασία κυμαίνεται περίπου στους 26 βαθμούς Κελσίου.

Ο Καρλ Σάγκαν είχε γράψει στο Nature: «Από καμία άποψη δεν είναι δύσκολο να φανταστούμε γηγενή ζωή στα σύννεφα της Αφροδίτης». Στη συνέχεια φαντάστηκε μια εκδοχή αυτής της ζωής: ένα ον που μοιάζει και λειτουργεί ως «επιπλέουσα φούσκα». Ένα είδος σακιού, γεμάτο με υδρογόνο, που κινείται μέσα στα σύννεφα συλλέγοντας νερό και μέταλλα.

Ένα ενδιαφέρον σήμα

Spectra of Venus obtained with ALMA. Left panel shows the PH3 1-0 spectrum of the whole planet, with 1σ errors (here channel-to-channel) of 0.11 10-4 per 1.1 km/s spectral bin. Right panel shows spectra of the polar (histogram in black), mid-latitude (in blue) and equatorial (in red) zones, as defined in Table 1. Spectra have been offset vertically for clarity, and the polar spectrum was binned in velocity to obtain a deeper upper limit. Line wings are forced towards zero outside |v| = 5 km/s in these spectra, and only this range was used in characterization (Table 1; Methods: ALMA data reduction).

Αυτή η ιδέα μάγευε και την Γκριβς. Είχε ακούσει ότι η φωσφίνη ήταν ένδειξη ζωής στη γη, και κυρίως αναερόβιας ζωής, που δεν χρειάζεται οξυγόνο. Ίσως, σκέφτηκε, να μπορούσε να ελέγξει για την ύπαρξή του στο γειτονικό πλανήτη, χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Κλερκ Μάξγουελ. Θα συνέλεγε το φως της Αφροδίτης και θα αναζητούσε μια χαρακτηριστική πτώση του φάσματός του: μια απουσία φωτός γύρω από μια συγκεκριμένη συχνότητα, που δείχνει ότι μόρια φωσφίνης έχουν απορροφήσει ορισμένα φωτόνια καθώς κινούνται μέσα στην ατμόσφαιρα.

Δεν περίμενε να το εντοπίσει. Όμως ξαφνικά το είδε: Μια ίσια γραμμή, που ακολουθούνταν από μια απότομη πτώση σε σχήμα V και μια ακόμη ίσια γραμμή.

Με τη βοήθεια ενός συναδέλφου της, δημιούργησαν ατμοσφαιρικές προσομοιώσεις για να κατανοήσουν τα δεδομένα. Στη συνέχεια, ζήτησαν τη βοήθεια της Κλάρα Σούσα-Σίλβα, ερευνήτριας στο ΜΙΤ, η οποία είναι, όπως τονίζει η Γκριβς, η κορυφαία ειδικός επί της φωσφίνης, και εκείνη που συνέβαλε στην καθιέρωση του μορίου της ως βιοαποτύπωμα.

Η Δρ. Φωσφίνη

Scientists at MIT, Cardiff University, and elsewhere have observed what may be signs of life in the clouds of Earth's planetary neighbor, Venus.

Η φωσφίνη είναι, από πολλές απόψεις, το μόριο της Σούσα-Σίλβα. Όταν ξεκίνησε το διδακτορικό της στο UCL, δουλειά της ήταν να προσομοιώσει το φάσμα των μορίων της, τις «υπογραφές» τους στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Οι επιστήμονες μερικές φορές αναφέρονται σε αυτό ως «δακτυλικό αποτύπωμα» των μορίων.

Τέτοιου είδους φάσματα είναι πολύ χρήσιμα όταν οι αστρονόμοι δημιουργούν μοντέλα για ενδιαφέροντα άστρα, καφέ νάνους ή εξωπλανήτες.

Σύμφωνα με το CDC, το αέριο φωσφίνη «έχει την οσμή σκόρδου ή ψαριού σε αποσύνθεση». Το πιο σημαντικό; Μπορεί να αποδειχθεί φονική.

Πού εντοπίζεται η φωσφίνη;

Το αέριο βρίσκεται σε παράνομα εργαστήρια συνθετικών ναρκωτικών, σε βάλτους, εντόσθια ζώων (και ανθρώπων) και σε ορισμένα εντομοκτόνα. Στα γήινα βιολογικά συστήματα, όπως εξηγεί η Σούσα-Σίλβα μιλώντας στο Wired, έχει εντοπιστεί αποκλειστικά κοντά σε αναερόβια ζωή. Τη δεκαετία του 1970, οι επιστήμονες ανακάλυψαν την παρουσία του γύρω από τον Δία και τον Κρόνο, βαθιά μέσα στις ατμόσφαιρές τους, όπου οι θερμοκρασίες είναι υψηλές και υπάρχει υψηλή πίεση υδρογόνου – στοιχεία που δείχνουν ότι η φωσφίνη δεν οφείλεται σε βιολογικούς παράγοντες. Όμως αυτές οι ακραίες συνθήκες δεν υφίστανται σε χερσαίους πλανήτες όπως η Γη ή η Αφροδίτη.

Γιατί αποτελεί βιοαποτύπωμα

Signs of phosphine first showed up in data taken with the James Clerk Maxwell Telescope in Hawaii. WILL MONTGOMERIE/JCMT/EAO

Από τη στιγμή που ανακάλυψε το «δακτυλικό αποτύπωμα» της φωσφίνης, η Σούσα-Σίλβα ανέπτυξε και τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να την εντοπίσει κανείς στην επιφάνεια ενός πλανήτη. Έπειτα, στράφηκε στην καθιέρωσή του ως βιοαποτύπωμα.

«Καθιερώσαμε ένα τρίπτυχο: Η ζωή θα πρέπει να το παράγει σε πληθώρα. Θα πρέπει να επιβιώνει σε ανιχνεύσιμες ποσότητες στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη και να είναι ευδιάκριτο από άλλα μόρια. Και δεν θα πρέπει να μπερδεύει τους επιστήμονες επειδή τείνει να εμφανίζεται εξαιτίας μη βιολογικών αιτιών που είναι δύσκολο να εντοπιστούν», εξηγεί η ίδια για τη μέθοδό τους.

Και πράγματι, η φωσφίνη πληρούσε αυτά τα κριτήρια. Στη Γη εμφανιζόταν μόνο κοντά σε έμβια όντα. Η δουλειά του συναδέλφου της, Γουίλιαμ Μπέινς, έδειξε ότι οι πλανητικές διαδικασίες, σε χερσαίους πλανήτες και όχι αέριους γίγαντες, δεν μπορούν να παράγουν μεγάλες ποσότητες του αερίου, ακόμη και σε εκείνους που διακρίνονται από ακραίες συνθήκες.

Οι προσομοιώσεις που δημιούργησαν απέδειξαν ότι το μόριο θα μπορούσε να παρατηρηθεί με τηλεσκόπιο σε πλανήτες χωρίς οξυγόνο.

A composite image of Venus as seen by JAXA’s Akatsuki spacecraft. Image credit: Institute of Space and Astronautical Science / Japan Aerospace Exploration Agency.

Από τη στιγμή που η Γκριβς εντόπισε μόρια φωσφίνης στην επιφάνεια της Αφροδίτης, οι δύο γυναίκες ξεκίνησαν να εργάζονται αδιάκοπα για να αποκλείσουν το ενδεχόμενο η παρουσία της να οφείλεται σε άλλους παράγοντες – αλλά και να βεβαιωθούν ότι το σήμα υπάρχει πραγματικά και δεν πρόκειται για λάθος στις μετρήσεις.

Όμως το σήμα έμοιαζε ακριβές, και καμία άλλη διαδικασία δεν μπορούσε να παράγει τις ποσότητες φωσφίνης που εντόπισαν. Το μόνο πράγμα που έμενε να εξηγεί την παρουσία της, ήταν η ύπαρξη ζωής.

Ωστόσο, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι σε πολλές περιπτώσεις, οι επιστήμονες πίστεψαν ότι εντόπισαν σημάδια ζωής στον Άρη – μόνο και μόνο για να διαψευστούν.

Όπως είχε δηλώσει κάποτε ο Καρλ Σάγκαν, «οι απίστευτοι ισχυρισμοί απαιτούν και απίστευτες αποδείξεις».

Στην περίπτωση της Αφροδίτης, του πλανήτη με το εχθρικό περιβάλλον που δεν επιτρέπει σε διαστημόπλοια να το προσεγγίσουν, είναι πιθανό να επικρατούν συνθήκες που δεν μοιάζουν με εκείνες της Γης, και τις οποίες οι επιστήμονες δεν μπορούν να λάβουν υπόψη τους στα μοντέλα τους. Αυτές οι συνθήκες θα μπορούσαν να παράγουν τη φωσφίνη.

Για τα επόμενα χρόνια, το πιθανότερο είναι πως δεν θα έχουμε σίγουρες απαντήσεις. Η λύση θα μπορούσε να προκύψει είτε μέσω της αποστολής διαστημόπλοιου, είτε μέσα από περαιτέρω έρευνα και αναλύσεις για άλλα μόρια που σχετίζονται με την ύπαρξη ζωής.

Όπως και να έχει, το ενδεχόμενο παραμένει ανοιχτό: Ίσως η εξωγήινη ζωή δεν κρύβεται σε έναν πλανήτη που μοιάζει με τη Γη, αλλά σε μια καυτή κόλαση, γεμάτη τοξικά αέρια.

Πηγές:  Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W. et al. Phosphine gas in the cloud decks of Venus. Nat Astron (2020). doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4 - https://phys.org/news/2020-09-hints-life-venus-scientists-phosphine.html - https://www.tovima.gr/2020/09/15/science/telika-yparxei-zoi-stin-afroditi/