Polak jednym z odkrywców potencjalnych śladów życia w chmurach Wenus

dr Janusz Pętkowski

Dlaczego szukamy życia poza Ziemią? Jest kilka powodów. Jednym z nich jest próba falsyfikacji i odpowiedzi na pytanie czy zjawisko życia biologicznego wynika z praw przyrody czy też jest niepowtarzalnym fenomenem i niewyobrażalnym przypadkiem. Udaje się znaleźć związki organiczne w kosmosie, udało się w laboratorium doprowadzić do samoistnej syntezy prostych związków organicznych. Ale jeszcze nie udało się w laboratorium powtórzyć abiogenezy. Skoro tak dużo jest gwiazd i planet we Wszechświecie, to dlaczego nie odkryliśmy jeszcze życia pozaziemskiego, dlaczego nie odwiedziły nas obce cywilizacje? Tu oczywiście pojawia się niewyartykułowane założenie, że życia rozwija się do form inteligentnych.

Nauka zmierza się z trudnymi problemami metodologicznymi - jak odkryć ślady życia na innych planetach. Najprościej byłoby wysłać ekipę badawczą. Ale na razie nie dysponujemy możliwościami technologicznymi. Pozostaje więc wykorzystywać metody na odległość oraz sondy. Ostatnie lata to próby poszukiwania śladów życia na Marsie. One absorbują uwagę naukowców i szerokich kręgów społecznych. 

Wenus nie budzi tak wielkich emocji, bo wydaje się, że warunki tam panujące uniemożliwiają obecność życia biologicznego. Z tym większym zaskoczeniem przeczytałem o najnowszych odkryciach Polaka,

dotyczących śladów życia w chmurach Wenus (odkrycie zespołowe, bo współcześnie nikt już sam nie pracuje). 

Niżej materiał prasowy otrzymany od:  dra Janusza Pętkowskiego oraz Science PR

– W chmurach Wenus odkryliśmy fosforowodór, gaz, który zgodnie z aktualną wiedzą, jest produkowany przez istoty żywe – mówi dr Janusz Pętkowski z Massachusetts Institute of Technology, bliski współpracownik prof. Sary Seager, znanej jako Indiana Jones astronomii. Polak jest członkiem międzynarodowej grupy badawczej, która na łamach Nature Astronomy informuje o naukowych podstawach na ślady istnienia życia pozaziemskiego.

Badania międzynarodowej grupy naukowców kierowanych przez prof. Jane Greaves z Uniwersytetu w Cardiff wskazują na to, że w pokrywie chmur Wenus istnieje fosforowodór. To gaz zawierający fosfor. Jest łatwopalny i toksyczny. Na Ziemi występuje w środowiskach beztlenowych, tj. w mokradłach i jelitach (zarówno zwierząt, jak i ludzi), gdzie jest produkowany przez bakterie, albo powstaje w produkcji przemysłowej.

– Fosforowodór wykorzystujemy na co dzień w walce ze szkodnikami niszczącymi uprawy, tj. owadami czy gryzoniami. Podczas I wojny światowej był używany jako chemiczny środek bojowy – tłumaczy dr Janusz Pętkowski, astrobiolog, który od 5 lat pracuje naukowo w grupie badawczej prof. Sary Seager w Massachusetts Institute of Technology (MIT).

W dwudziestoosobowym zespole naukowców, którzy za sprawą publikacji w Nature Astronomy rozgrzali wyobraźnię ludzi na całym świecie, to właśnie Polak jest jednym z dwóch badaczy odpowiadających za badania właściwości chemicznych i biologicznych fosforowodoru. Wspólnie z dr. Williamem Bainsem, biochemikiem z MIT wykazali, że ziemski gaz może być sygnałem życia w kosmosie. Artykuł opisujący szczegółowo właściwości fosforowodowu przechodzi obecnie przez proces recenzji w redakcji czasopisma Astrobiology. 

Życie w chmurach piekielnej Wenus

W przeszłości Wenus była planetą, na której być może były rzeki, jeziora i oceany. Doszło tam jednak do katastrofy klimatycznej, w wyniku której przez setki milionów lat powierzchnia planety stawała się coraz bardziej wroga.

– Jeśli w przeszłości, w wenusjańskich oceanach, istniało życie, to możliwe, że udało mu się przetrwać katastrofalną zmianę klimatu i “uciec” w chmury. Tylko tam - wysoko w atmosferze, daleko od rozgrzanej powierzchni Wenus, panuje temperatura, która może sprzyjać życiu – tłumaczy Pętkowski.

Astrobiolog zaznacza jednak: – Odkrycie śladów fosforowodoru nie jest ostatecznym dowodem na istnienie życia pozaziemskiego. Taki dowód uzyskamy, gdy wyślemy statek kosmiczny na Wenus, „złapiemy” życie, a następnie zobaczymy je “gołym” okiem lub pod mikroskopem. Niezależnie jednak od tego, czy fosforowodór jest sygnałem życia czy nie, wykrycie tego gazu na Wenus jest odkryciem niezwykłym i oznacza przełom w badaniach nad planetami skalistymi typu ziemskiego, które znajdują się w naszym Układzie Słonecznym – mówi Pętkowski.

– Jeśli fosforowodór nie jest wytwarzany przez organizmy żywe, to musi być wytwarzany przez bardzo nietypową geologię planety lub bardzo nietypową chemię atmosfery - puentuje polski naukowiec.

Rosjanie i Amerykanie sondują Wenus

Jako pierwsi w historii na Wenus udali się Rosjanie. Radziecka sonda kosmiczna Venera 7 wylądowała na tej planecie w 1970 roku. Dotychczas na Wenus wylądowało już 40 statków kosmicznych i to na pewno nie koniec. W zeszłym roku przygotowania do wysłania kolejnej sondy na Wenus ogłosili Rosjanie. Zakusy na zorganizowanie wyprawy mają także prywatni inwestorzy. W sierpniu br. wysłanie sondy kosmicznej w stronę Wenus zapowiedział Peter Beck, założyciel amerykańskiej firmy Rocket Lab. Czy najnowsze odkrycie naukowców przyspieszy te plany?

Dr Janusz Pętkowski to astrobiolog, który od 5 lat pracuje jako badacz w Departamencie Nauk o Ziemi, Atmosferze i Planetach w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Jego współpraca z prof. Sarą Seager rozpoczęła się jednak znacznie wcześniej, bo w 2013 roku, gdy Pętkowski przyjechał na MIT jako świeżo upieczony doktor biofizyki w ramach krótkiej wizyty naukowej. Wcześniej Pętkowski przez trzy lata pracował na Politechnice w Zurychu, gdzie realizował staż podoktorski. Polski naukowiec obronił doktorat z biofizyki na Uniwersytecie Virginia w USA. Jest absolwentem biotechnologii i biologii molekularnej na Wydziale Biologii UW. Dr Janusz Pętkowski jest jednym z członków założycieli Polskiego Towarzystwa Astrobiologicznego. Pochodzi z Warszawy.

Profesor Sara Seager jest kanadyjsko-amerykańską profesor planetologii i fizyki, zwanej „Indianą Jones astronomii” na MIT. Jest członkinią kanadyjskiego Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego oraz Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych.

Dwudziestoosobowy zespół naukowców pod kierunkiem prof. Jane Greaves z Uniwersytetu w Cardiff realizował badania przez ponad dwa lata (VI 2017-X 2019). Przedsięwzięcie zostało sfinansowane zarówno z pieniędzy publicznych, jak i prywatnych w ramach grantów od organizacji w USA i UK oraz grantu z programu Horyzont 2020. Ślady życia wykryto dzięki dwóm potężnym teleskopom udostępnionym przez firmy James Clerk Maxwell Telescope i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array.

Wenus jest jedną z najbardziej tajemniczych planet naszego Układu Słonecznego. Temperatura na powierzchni Wenus jest niezwykle wysoka i wynosi ponad 465 stopni Celsjusza. Planeta jest pozbawiona wody. Ciśnienie na powierzchni Wenus jest ponad 90 razy większe niż na Ziemi. Atmosfera planety jest złożona prawie wyłącznie z dwutlenku węgla – 96.5% (3,5% to azot).

Wenus jest całkowicie pokryta chmurami. Chmury na Wenus nie są jednak złożone z kropelek ciekłej wody, tak jak na Ziemi, lecz z kropel ciekłego stężonego kwasu siarkowego z bardzo niewielkimi śladami wody. Pokrywa chmur znajduje się na wysokości około 48-60 km, czyli znacznie wyżej niż chmury w atmosferze ziemskiej. Temperatura w dolnych warstwach chmur sięga około 90 stopni Celsjusza, do 0 stopni w górnych warstwach chmur (zakres temperatur przyjazny dla życia). Ciśnienie atmosferyczne na wysokości pokrywy chmur na Wenus jest mniej więcej takie samo, jak na powierzchni Ziemi.

7 faktów o fosforowodorze

Z badań naukowców MIT, dr. Janusza Pętkowskiego, astrobiologa, i dr. Williama Bainsa, biochemika, które przechodzą właśnie proces recenzji w redakcji “Astrobiology”, wynika, że:

1. Nauka nie zna reakcji chemicznych i fotochemicznych między związkami chemicznymi w atmosferze (ani minerałami na powierzchni Wenus), które mogłyby prowadzić do powstania fosforowodoru. Niezależnie od tego, czy reakcja zachodziłaby w atmosferze, czy pod powierzchnią planety.

2. Krople kwasu siarkowego z których są zbudowane chmury Wenus nie są dobrym środowiskiem do produkcji fosforowodoru. Kwas siarkowy utlenia fosforowodór (niszczy go) zamiast produkować.

3. Wulkany wytwarzają jedynie śladowe ilości fosforowodoru, a nie takie, które naukowcy wykryli w atmosferze Wenus. Związek ten nie powstał również w wyniku trzęsień ziemi, bo na Wenus ich nie stwierdzono.

4. Fosforowodór nie mógł zostać przyniesiony na Wenus przez meteoryty i komety.

5. Wyładowania elektryczne w atmosferze Wenus (błyskawice, pioruny) nie są w stanie produkować wystarczających ilości fosforowodoru. Tylko śladowe ilości, które nie są wystarczające do wyjaśnienia ilości tego związku które wykryliśmy w atmosferze Wenus.

6. Wiatr słoneczny (naładowane cząstki emitowane przez Słońce) zatrzymuje się w górnych warstwach atmosfery - nie dochodzi do warstwy chmur, nie może brać udziału w tworzeniu fosforowodoru.

7. Fosforowodór może być produkowany przez jakieś kompletnie nieznane procesy fotochemiczne lub geologiczne, nie wiadomo, ale nie jest to prawdopodobne.

Publikacja jest dostępna w arXiv.org. To pierwsze otwarte repozytorium naukowe (powstało w 1991 roku), w którym swoje prace regularnie zamieszczają wybitni matematycy i fizycy. Wykorzystują serwis również jako miejsce, w którym prezentują swoje teksty przed publikacją. Dzięki recenzjom i komentarzom specjalistów z własnej dziedziny mogą udoskonalić swoją pracę. Prace można czytać i pobierać bezpośrednio ze strony arXiv.org, są one widoczne również w wyszukiwarkach naukowych, takich jak Google Scholar.