Livstegn på Venus: Bakterier flygtede op i skyerne

Gasarten fosfin er normalt et sikkert tegn på liv, så da forskere fandt stoffet i Venus’ atmosfære, vakte det opsigt. Måske søgte livet tilflugt i det tætte skydække, da en løbsk drivhuseffekt gjorde Jordens nabo ubeboelig på overfladen.

Gasarten fosfin er normalt et sikkert tegn på liv, så da forskere fandt stoffet i Venus’ atmosfære, vakte det opsigt. Måske søgte livet tilflugt i det tætte skydække, da en løbsk drivhuseffekt gjorde Jordens nabo ubeboelig på overfladen.

ESA/NASA & Shutterstock

Hvis vi kunne rejse to milliarder år tilbage i tiden og besøge vores naboplanet Venus, ville vi formentlig opleve en klode meget lig vores egen hjemplanet – og måske endda med biologisk liv på overfladen.

Siden da har millioner af års klimaforandringer forvandlet Venus til et glohedt helvede og givet planeten tilnavnet “Jordens Onde Tvilling”. Men måske fandt livet et skjul, hvor det var muligt at overleve den løbske drivhuseffekt.

Forskere fra Cardiff University og Massachusetts Institute of Technology (MIT) har gjort en opdagelse, der kan tyde på, at det var tilfældet.

Med nogle af verdens allermest avancerede teleskoper observerede forskerne bølgelængder af lys fra Venus’ atmosfære, som afslørede molekyler af den giftige gasart fosfin i skydækket over planeten.

Og forskernes konklusion er, at ingen kendt kemisk eller fysisk reaktion kan skabe fosfin i de målte koncentrationer – det kan kun biologisk liv, som vi kender det på Jorden.

© Shutterstock

Jorden

  • Afstand til Solen: 150 mio. km
  • Overfladetemperatur (gnsn.): 15 grader
  • Tryk ved overfladen: 1 bar
  • Højeste bjerg: Mount Everest, 8,8 km
  • Atmosfære: 78% N2, 21% O2, 1% Ar
  • Tyngdekraft: 9,8 m/s2
  • Måner: 1
© Shutterstock

Venus

  • Afstand til Solen: 108 mio. km
  • Overfladetemperatur (gnsn.): 465 grader
  • Tryk ved overfladen: 93 bar
  • Højeste bjerg: Maxwell Montes, 17 km
  • Atmosfære: 96% CO2, 3% N2
  • Tyngdekraft: 8,9 m/s2
  • Måner: Ingen

Den sensationelle opdagelse er kommet bag på forskerne selv, beretter lederen af undersøgelsen, astronom Jane Greaves.

Forskerne søgte nemlig slet ikke efter liv på Jordens brandvarme naboplanet, da de satte gang i undersøgelsen af planetens atmosfære, men endte alligevel med at finde tegn på det i de højere luftlag.

Astronomerne påpeger, at Venus formentlig engang var en jordlignende planet med flydende vand og en behagelig overfladetemperatur.

Men en løbsk drivhuseffekt kan meget vel have tvunget det liv, der måtte have levet på overfladen, til at tilpasse sig de nye livsvilkår og indtage skyerne for at overleve.

Skyerne kan være beboelige

I midten af september 2020 er der røre i astronomiske kredse. På internettet flyder sociale medier over med beskeder om den nye og banebrydende opdagelse på Venus.

Forskningsresultatet rammer hurtigt nyhedsmedier verden over – for Venus, der befinder sig omkring 40 millioner km nærmere Solen, end Jorden gør, er ved første øjekast ikke noget oplagt sted at søge efter spor af liv.

En person, der stod med fødderne plantet på Venus’ overflade, ville blive brændt af temperaturer på omkring 465 °C og mast under et tryk svarende til næsten en kilometers havdybde på Jorden.

Den tykke atmosfære på Venus består hovedsageligt af CO2, kvælstof og svovlsyreholdige skyer. Men går man højt nok op i planetens luftlag, bliver forholdene pludselig langt mildere end ved overfladen – og måske gode nok til at understøtte biologisk liv, fx mikrober som bakterier.

20 grader er temperaturen i den del af atmosfæren, der måske viser livstegn.

I skydækket ca. 48-60 km over overfladen har Venus’ atmosfære en potentielt beboelig zone, hvor temperaturerne ligger på ca. 0-100 °C.

I det område, forskerne har nærstuderet, ligger temperaturen omkring 20 grader og trykket på 1 bar – altså meget lig forholdene her på Jorden.

Og allerede den berømte astronom Carl Sagan præsenterede i 1967 idéen om, at mikrober måske kan leve i Venus’ atmosfære trods de barske livsvilkår.

Livet afsætter spor i sollyset

Forskerne pegede James Clerk Maxwell-teleskopet på Hawaii i retning af Venus for at granske atmosfærens byggesten. Når Solens stråler passerer gennem atmosfærens gasarter, bliver forskellige bølgelængder af lys optaget af hver deres molekyler.

Denne absorption, som det kaldes, fungerer som de enkelte gasmolekylers fingeraftryk på sollyset. Ilt har ét fingeraftryk, metan et andet og fosfin et tredje.

Ved at aflæse flere bølgelængder på én gang kan forskerne se forekomsten af forskellige molekyler som huller i det såkaldte spektrum.

Da Jane Greaves så de første tegn på fosfin i dataene fra James Clerk Maxwell-teleskopet, fik hun et chok, og derefter gik jagten på at bekræfte fundet i gang.

Forskerne fik mulighed for at bruge endnu et teleskop, ALMA i Chile, som er følsommere. Det viste sig, at også dette teleskop registrerede et dyk ved en bølgelængde på netop 1,123 millimeter – fingeraftrykket for fosfin.

Forskerne beregnede, at der findes omkring 20 fosfinmolekyler ud af en milliard molekyler i atmosfæren – på Jorden skal koncentrationen af fosfin tælles helt nede i andele af en billion, altså 1000 milliardtedele.

Senere undersøgelser har dog sat spørgsmålstegn ved, om koncentrationen på Venus vitterlig er så høj, da der er statistisk usikkerhed forbundet med beregningerne.

Den ildelugtende og giftige gasart, som pludselig kom på alle astronomers læber, er ifølge Jane Greaves ammoniaks onde fætter.

Ammoniak består af et kvælstofatom og tre brintatomer, og fosfin er opbygget på samme måde, men med et fosforatom i stedet for kvælstof. Her på Jorden kan fosfin skabes industrielt, men det dannes også naturligt af bakterier i et iltfrit miljø.

Dermed er fosfin altså en såkaldt biomarkør – et tegn på biologisk liv – og da der ikke er nogen fosfinfabrikker på Venus, stod det hurtigt klart for forskerne, at fundet af gasarten i Venus’ atmosfære var mere end almindelig interessant.

Vulkanen Dallol i Etiopien

Landskabet omkring vulkanen Dallol i Etiopien er dækket af gult svovl. Her lever bakterier i vand med et syreindhold på ca. 5 pct. – det sureste miljø, hvor der er fundet liv på Jorden.

© A. Savin

Fosfin kan kun stamme fra liv

Fundet af fosfin er ikke et direkte og utvetydigt bevis for, at livet trives på Venus. Selvom der på Jorden findes meget hårdføre bakterier, som kan klare at leve i vand med et syreindhold på omkring 5 pct., ligger svovlsyreindholdet i Venus’ skyer formentlig omkring 90 pct.

Om nogen livsform overhovedet kan overleve i et så kraftigt ætsende miljø, er stadig et åbent spørgsmål. Hvordan denne type ualmindelig hårdføre mikrober kunne se ud, ved forskerne heller ikke endnu.

Men forskere fra MIT er nu ved at undersøge, om mikrober måske vil kunne overleve i de voldsomt syreholdige luftlag ved at gemme sig inde i små dråber.

Forskerne har også flere mulige forklaringer på, hvorfor mikroberne bruger energi på at producere fosfin. En oplagt mulighed er, at gassen er et restprodukt fra deres stofskifte.

Men et par andre bud lyder, at bakterierne fx kan bruge fosfin som en forsvarsmekanisme mod andre bakterier eller som en del af deres indbyrdes kommunikation.

Med teleskoper på Hawaii og i Chile har astronomer fundet gasarten fosfin i Venus’ atmosfære. Forskerne mener, at liv på Venus er en af de sandsynligste forklaringer.

Liv på Venus
© Illustreret Videnskab/Lasse Lund-Andersen

Lys fra Solen passerer Venus’ atmosfære

Når Venus passerer ind foran Solen set fra Jorden, passerer noget af sollyset gennem dens atmosfære, før det rammer Jorden og kan registreres med teleskoper. Ved at studere de bølgelængder, der
når frem, kan sammensætningen af planetens atmosfære bestemmes.

Liv på Venus
© Illustreret Videnskab/Lasse Lund-Andersen

Molekyler optager og reflekterer lyset

Atmosfærens molekyler optager lys ved bestemte bølgelængder og reflekterer eller afbøjer lys ved andre bølgelængder. På den måde sætter molekylerne hver deres “fingeraftryk” på lyset, som
astronomerne kan måle. Ilt har fx ét fingeraftryk og fosfin (PH3) et andet.

Liv på Venus
© Illustreret Videnskab/Lasse Lund-Andersen

Bølgelængder afslører biologisk markør

Målinger lavet med de to teleskoper JCMT og ALMA viser et dyk i sollysets styrke ved en bestemt bølgelængde – 1,123 mm – der svarer til, at gassen fosfin (PH3) har absorberet noget af lyset. Gassen findes i så store mængder, at det er svært at forklare uden tilstedeværelsen af liv.

Uanset hvad er det svært at forklare tilstedeværelsen af fosfin på en planet uden liv. Nærmere undersøgelser af molekylet har forstærket den mistanke.

MIT-forskeren Clara Sousa-Silva og hendes kolleger har fx studeret, om naturlige, men ikkebiologiske kilder kunne være årsagen.

Undersøgelsen viste, at fx vulkansk aktivitet, mineraler fra planetens overflade eller lyn i atmosfæren i princippet er mulige kilder til fosfindannelse på Venus, men ingen af dem kan producere gassen i så store mængder, som astronomerne nu måske har målt.

Sousa-Silvas undersøgelser gør det klart, at fundet af gassen i en fremmed planets atmosfære er en meget stærk biomarkør, fordi andre kilder end biologisk liv med stor sandsynlighed kan udelukkes.

Dermed skiller fosfin sig ud fra andre biomarkører som fx ilt og metan, som her på Jorden er tydelige tegn på biologisk aktivitet i form af fotosyntese og dyreliv.

Både metan og ilt kan nemlig også være falske positiver i atmosfæren på andre planeter, fordi metan fx kan frembringes af vulkansk aktivitet, mens ilt kan stamme fra et hav, som med tiden er fordampet fra planetens overflade.

Livet kan trives i ren brint

Forskernes opdagelse bringer det ældgamle spørgsmål til torvs, om der findes liv andre steder i universet end på Jorden – måske endda i vores eget solsystem.

Sonden Akatsuki

Sonden Akatsuki kredser om Venus og har registreret mørke områder, som kan skyldes, at mikroorganismer absorberer uv-lys.

© Claus Lunau

Når det gælder atmosfærer på andre planeter eller exoplaneter, har forskerne de senere år udvidet deres opfattelse af, hvilke typer af miljøer der potentielt kan understøtte liv.

Normalt bliver gasplaneterne i Solsystemet med deres brint- og heliumrige atmosfærer ikke anset for at være hjemsted for liv. Men et forskerhold fra MIT har nu påvist, at E. coli-bakterien kan overleve i et miljø bestående af hundrede procent brint.

Det adskiller sig radikalt fra Jordens atmosfære, der består overvejende af kvælstof og ilt med kun små mængder brint.

Årsagen til at søge op i skyerne kan være, at livet ikke har haft nogen anden mulighed for at overleve. Forskere fra bl.a. NASA Goddard Institute for Space Studies har spolet tiden på Venus tilbage med computersimuleringer af planetens klima.

Det viser, at Venus kan have haft et mildt klima med flydende vand på overfladen for omkring to milliarder år siden. Dermed kan der have været gode betingelser for biologisk liv, længe før vulkanudbrud satte turbo på drivhuseffekten for en halv milliard år siden og sandsynligvis gjorde alt liv på overfladen umuligt.

Derfor kribler det nu også i astronomerne for at sende nye rumfartøjer afsted til Venus for at tage de prøver i atmosfæren, der en gang for alle kan fortælle os, om små bakterier eller andre livsformer virkelig lever i planetens atmosfære, eller om fosfingassen stammer andre steder fra.

Siden 2015 har det lille 320 kg tunge japanske rumfartøj Akatsuki været i kredsløb om Venus og undersøgt planetens atmosfære med fem kameraer, der bl.a. affotograferer skyer og lyn ved ultraviolette og infrarøde bølgelængder.

Akatsuki har registreret mørke områder i atmosfæren, hvor uv-lys bliver absorberet. Årsagen er endnu ukendt, men en mulighed er, at mikrober i atmosfæren absorberer lyset.

I de kommende årtier står astronomerne klar med flere bud på missioner til Venus, der skal gøre os klogere på, om den helvedeslignende planet bliver det første sted uden for Jorden, hvor vi endelig finder liv.

Blandt de kommende missioner er en stribe ubemandede sonder, men står det til NASA, kan mennesker også besøge planeten i fremtiden. NASA arbejder på et koncept kaldet HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept) baseret på et op til 129 meter langt luftskib, der skal svæve i ca. 50 kilometers højde i atmosfæren.

Her kan to astronauter bo i en gondol med almindeligt atmosfærisk tryk i op til en måned ad gangen.

Bakterier på Jorden stiger til vejrs

De kommende Venus-missioner kan forhåbentlig afklare den usikkerhed, der stadig hersker om fosfinopdagelsen. Et forskerhold med deltagelse fra bl.a. NASA har fx sået tvivl om, hvorvidt fundet overhovedet er fosfin.

I det kommende årti skal flere nye missioner granske Venus’ atmosfære og overflade. Det vil måske afsløre, om livet findes eller tidligere har eksisteret på den glohede planet.

© NASA

2021: DAVINCI+ dykker ned i Venus’ fortid

NASA har ikke sendt en sonde til Venus i over 25 år, men det sker efter planen igen i 2021. Sonden DAVINCI+ er konstrueret til at dale gennem atmosfæren i 63 minutter og undervejs måle dens indhold af fosfin og andre stoffer. Lige inden landing skal den desuden tage billeder af overfladen. Målet er at finde ud af, hvordan Venus gik fra at være en tempereret planet med flydende vand til et 465 °C varmt helvede for ca. 700 millioner år siden.

© NASA/JPL-Caltech

2026: VERITAS kortlægger planeten med radar

Med et særligt radarsystem vil NASA-sonden VERITAS kunne se igennem Venus’ skydække og kortlægge planetens overfladen. Det skal hjælpe astronomerne med at klarlægge, om Venus har haft flydende vand i form af oceaner på overfladen og dermed måske betingelserne for liv. Sonden skal også afsløre overfladens kemiske sammensætning og måle planetens tyngdefelt for at finde ud af, hvordan dens indre er bygget op.

© VR2 Planets/ESA

2032: EnVision zoomer ind på overfladen

ESA, den europæiske rumfartsorganisation, har planer om at sende en sonde til Venus i 2032. I fire år skal sonden kredse om planeten og zoome ind på overfladen, hvor den kan fotografere detaljer med en opløsning på ned til én centimeter. Det vil give forskerne et meget præcist billede af den vulkanske aktivitet og atmosfærens påvirkning af overfladen og vil måske kunne afgøre, om Venus engang har været dækket af hav.

Ifølge forskerne kan det muligvis også være svovldioxid, som Venus-atmosfæren er rig på. Men hvis opdagelsen bliver bekræftet, bringer den Jordens brandvarme tvilling helt i front i jagten på liv efter årtier i skyggen af vores anden nabo, Mars.

Her på Jorden har undersøgelser vist, at mikroorganismer kan overleve helt oppe i stratosfæren i 38 kilometers højde, men formentlig kun i få dage pga. den kraftige uv-stråling.

Længere nede i atmosfæren forøges chancen for overlevelse drastisk, og forskerne mener, at bakterier kan bruge atmosfæren til at transportere sig rundt på planeten.

Fordi livsbetingelserne på Jordens overflade er så gode, har de dog ikke noget behov for at blive boende deroppe i længere tid. Det har livet til gengæld på Venus, hvor meget tyder på, at eventuelle bakteriers eneste overlevelseschance i evolutionens udskilningsløb har været at søge op og væk fra overfladen.

Måske kan forskerne en dag svare på, om livet vitterlig er så hårdført og viljestærkt, at det har kunnet udvikle sig og overleve ved at indtage skyerne på Venus.