Fizyka dla każdego

Uproszczony model strukturalny ("kuleczkowowo-patyczkowy") fosforowodoru.

Atomy wodoru są białe, atom fosforu - pomarańczowy. Źródło: Wikimedia/Ben Mills

Fosforowodór w warunkach ziemskich powstaje tylko dwoma drogami – w procesach metabolicznych bakterii beztlenowych* oraz sztucznie w laboratoriach. Czy zatem odkrycie go w atmosferze Wenus oznacza obecność tamże bakterii beztlenowych albo laboratoriów? Na chwilę obecną nie można tego ani potwierdzić ani temu zaprzeczyć ze stuprocentową pewnością. Analizowanie możliwych kombinacji i łańcuchów reakcji chemicznych skutkujących powstaniem w warunkach wenusjańskiej atmosfery fosforowodoru zajęło grupie badaczy ponad rok a i tak istnieje niezerowe prawdopodobieństwo tego, że jakiejś/jakichś reakcji nie wzięto pod uwagę. Analiza widm atmosfery Wenus, które to widma były podstawą badania, jest równie a może jeszcze bardziej praco- i czasochłonna ze względu na złożoność obliczeń na styku mechaniki kwantowej i termodynamiki.

Do zebrania widm atmosfery Wenus wykorzystano submilimetrowe (terahercowe) – czyli pracujące na pograniczu mikrofal i dalekiej podczerwieni - radioteleskopy James Clerk Maxwell Telescope na hawajskim eks-wulkanie Mauna Kea oraz układ ALMA na chilijskiej pustyni Atacama.

Droga Mleczna nad układem radioteleskopów ALMA. Źródło: ESO/B. Tafreshi	James Clerk Maxwell Telescope w świetle pełni księżyca. Źródło: EAO/William Montgomerie

Fosfina jest jednym z tzw. biomarkerów – związków chemicznych, które w astronomii / astrobiologii traktowane są jako substancje wskazujące na możliwość istnienia procesów biologicznych czyli życia. Problemem wielu biomarkerów jest ich niejednoznaczność: mogą być wytwarzane zarówno przez procesy życiowe – czyli mieć pochodzenie biotyczne – jak i przez procesy zupełnie z życiem niezwiązane – czyli abiotyczne. Czas pokaże, czy fosfina jest jedno- czy niejednoznacznym biomarkerem.

O atmosferze Wenus jako środowisku, które należy brać pod uwagę w poszukiwaniach życia poza Ziemią spekulował już w latach 60-tych/70-tych XX wieku m.in. słynny amerykański astronom, planetolog i popularyzator badań kosmicznych, Carl Sagan. Już kilkukrotnie od czasów Sagana przebąkiwano o planach wysłania na Wenus sondy w postaci balonu lub sterowca, który unosząc się w atmosferze Wenus miałby ją badać pod kątem poszukiwania życia. Odkrycie fosfiny w atmosferze Wenus na pewno skrystalizuje te plany i da impuls niezbędny do ich realizacji. Rozsądnym, choć może trochę zbyt optymistycznym, jest oczekiwanie pierwszego lotu w atmosferze Wenus od czasów radzieckiego programu Wenera-VeGa, w którym bardzo krótko w atmosferze Wenus latały balony ale tylko do celów komunikacyjnych.  

A już na wiosnę 2021 r. pierwszy lot w skąpej atmosferze Marsa odbędzie dron-helikopter Ingenuity , część misji Mars 2020. Ale o tym innym razem, już wkrótce :)

(Mikołaj Karawacki)

* To fosfina powstająca w procesach gnilnych jest powodem nieprzyjemnej woni wydzialejącej się na wysypiskach śmieci.

Cząsteczka fosfiny przypomina amoniak, zob. G. Karwasz i in. "One centrury of experiments on electron-atom and molecule scattering", str. 61

(GK)