Astronoom Veenuse elumärkidest: vean ise veel muu peale kihla ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Fosfiin koosneb kolmest vesinikust ja ühes fosfori aatomist.
Fosfiin koosneb kolmest vesinikust ja ühes fosfori aatomist. Autor/allikas: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech

Astronoomid teatasid sel nädalal, et leidsid Veenuse eluvaenulikest pilvelaamadest potentsiaalselt mikroobsete eluvormide olemasolule viitavat gaasi. ERR Novaator uuris Dave Clementsilt, uurimuse kaasautorilt ja Imperial College Londoni astrofüüsika lektorilt, kui kõrgele tasub lasta oma fantaasial lennata.

Iga inimene, kes on lugenud korralikku nõukogude ulmet, teab, et kõige parem pidu toimub Veenusel, seal elavad tulnukad või vähemalt võib sealt elu leida. Oleks võinud arvata, et selle jälgede otsimiseks on kasutatud praeguseks juba absoluutselt kõiki võimalikke meetodeid. Miks kuuleme fosfiinist alles nüüd?
Fosfiin lisati võimalike elule viitavate sõrmejälgede nimistusse alles hiljuti. Seda on nähtud Jupiteri ja Saturni atmosfääris, kus on rohkelt vesinikku ja mille tuumas valitseb äärmiselt kõrge rõhk ja temperatuur. Seal tekkiv fosfiin tõuseb gaasihiidude atmosfääri ülemistesse kihtidesse.

Kiviplaneetide atmosfääris on aga rohkelt hapnikku või hapnikku sisaldavaid ühendeid. Erinevalt gaasiplaneetidest, kus on seotud süsinikuga praktiliselt iga element, näiteks metaani või ammoniaagi kujul, peaks olema reageerinud iga element hapnikuga. Veenuse puhul oleks võinud arvata täpselt sama – enamik fosforist oleks pidanud olema fosfaatide kujul. Keegi poleks osanud seetõttu arvatagi, et sealt on mõtet fosfiini otsida.

Võiksin rääkida nüüd koolipoistele räägitava muinasjutu teaduslikust meetodist – keegi püstitab hüpoteesi, teine teadlane leiab võimaluse selle proovile panemiseks ja lõpuks asub keegi seda ilusasti katseliselt kontrollima. Lõpuks lükatakse hüpotees ümber või toetab see teooriat. Oleksime pidanud lugema esmalt Clara Sousa-Silva tööd fosfiinist kui võimalikust elujäljest ja arvanud, et see on põnev oletus, mida tasub lähemalt uurida. See oleks aga puhas vale. Teadus toimub palju segasematel viisidel.

Minu kolleeg Jane Greaves uuris hoopis seda, mida annaks teha Päikesesüsteemis loodetavasti 2030. orbiidile saadetava kosmoseteleskoobiga SPICA, millel oleks erakordselt hea spektrograafiline võimekus. Ta mõtles fosfiinile, kuid kuna tegu on krüogeeniliselt jahutatava teleskoobiga, ei saa seda isegi Päikese lähedale suunata.

Paraku on Veenus suurema osa ajast just seal. Jane'ile ei andnud idee rahu ja tal õnnestus saada vaatlusaega JCMT-ga. Fosfiini neeldumisspektrit saab vaadelda maapealsete teleskoopidega millimeeterlainete spektriosas.

Taaskord, me ei oodanud, et me seda Veenusel näeme – planeedi atmosfäär on oksüdeeriv. Isegi kui seal gaasi leiduks, oleks pidanud olema selle hulk väga-väga väike. Parimal juhul oleks saanud panna paika mingisuguse ülempiiri.

Jane tegi vaatlused ja nägi seal aga veidrat signaali. Arvasime, et viga on andmetes. Veenuse ereduse tõttu tuleb eemaldada sealt kõiksuguste peegelduste, murdumiste jms mõju, mis võttis meil 18 kuud. Tegime fosfiinile viitava neeldumisspektrist vabanemiseks kõik endast oleneva, aga see ei õnnestunud. Me ei teadnud, mida see tähendab.

Ühel päeval pidas mu kolleeg William Bains Imperial College Londonis seminari eksoplaneetide atmosfääridest. Uurisin pärast seda ettevaatlikult, kas ka fosfiin võib olla elule viitav elumarker. "Miks sa seda selle vastu huvi tunned?" küsis ta vastu. – "Me leidsime seda Veenuselt!". Temal lõi tuluke põlema ja juba järgmisel päeval viis ta meid kokku MIT fosfiinile keskendunud töörühmaga. Asjad hakkasid alles siis liikuma. Räägime praegu kõigile ilusat juttu, mis on traditsioonilise teadusliku meetodiga kooskõlas, kuid tegelikkus oli hoopis midagi muud.

Sel nädalal mitmel pool näha olnud pealkirjade põhjal rääkisite ka palju muud, isegi kui te sellest ise teadlik polnud. Kas te leidsite siis lõpuks Veenuselt elu või mitte?
Leidsime Veenuselt potentsiaalselt elule viitavaid märke, mis võivad olla ka märk ebaharilikust keemiast. Kas šanssid on 50-50 või midagi enamat? Minu vastuses mängivad rolli ilmselt minu puudulikud keemiaalased teadmised, kuid paneksin kihla vedades veidi suurema panuse elu asemel huvitavale keemiale. Kuid isegi kui tegu on vaid ebahariliku keemiaga, oleme saanud ikkagi teada midagi uut. Kui tegu on eluga, muudab see meie arusaamist meie kohas universumis ja universumit ennast palju huvitavamaks kohaks.

Lühidalt, elu leidmine oleks tore, kuid vastutustundlik oleks väita seda vaid juhul, kui oleme seda otseselt näinud. Praegu tõlgendame fosfiini potentsiaalselt elule viitava märgina, kuid me ei saa öelda kohe kindlasti midagi kindlat.

Eksoplaneetide uurimisega tegelevad teadlased keskenduvad potentsiaalselt elule viitavaid märke otsides tavaliselt võrdlemisi lihtsatele ühenditele nagu vaba hapnik või metaan. Mis muudab fosfiini heaks elu sõrmejäljeks?
Sellel on mitu eelist. Maal tekib hapnik fotosünteesi teel, satub atmosfääri ülakihtidesse, kus UV-kiirgus selle pooleks lööb, ja hapniku aatomid kombineeruvad hapniku molekulidega osooniks. See annab vabast hapnikust isegi tugevama signaali. Kui hapnikku kuskil pidevalt juurde ei tekiks, reageeriks see pikapeale eeskätt süsinikuga ja moodustuks süsihappegaas. Lõpptulemus oleks midagi Veenuse ja Marsi atmosfääri vahepealset. Ilma eluta ei toimuks enam midagi ega üritaks seda tasakaalust välja viia.

Hapnik on seetõttu hea märk elust. Peale selle pole kuigi palju protsesse või nähtusi, mis saaks tekitada gaasi sedavõrd suurtes kogustes. Sel on aga oma puudujääk. Sõltuvalt kellelt küsida, on eksisteerinud elu Maal 3,5–4 miljardit aastat. Märkimisväärses koguses hapnikku on olnud õhus aga vaid viimased 500 miljonit aastat. Maal oleksime saanud märgata sel viisil elu seega ainult seitsmendiku ajast, mil on see teelikult olemas olnud. Täpselt samamoodi ei pruugiks me leida seetõttu elu eksoplaneetidelt.

Metaan on seevastu anaeraoobse elu kõrvalprodukt, umbes samal moel, nagu on seda hapnik taimede puhul. Sel viisil tekib näiteks soogaas. Põhimõtteliselt võiks olla see samamoodi hea elumärk. Kuid ka sellel on oma probleem, metaani ei teki vaid elu tõttu. Seda õhkub näiteks vulkaanidest. Nõnda oleme kuulnud palju lugusid, kuidas selle tase Marsi atmosfääris aeg-ajalt tõuseb, aga siis seda jälle teiste instrumentidega ei nähta jne.

See toob meid fosfiini juurde. Fosfiini juures on tore, et seda ei teki kivistel planeetidel märkimisväärses koguses mitte millegi muu kui elu tõttu, kui tegu on oksüdeeriva atmosfääriga. Maal vallandub see eeskätt inimeste tööstusprotsesside juures näiteks ränikiipide valmistamisel. Samamoodi tekib seda anaeroobsete mikroobide kõrvalproduktina. Enamasti leitakse seda suuremate loomade, nagu mäkrade, soolestikust, ja veidi ebameeldivalt õhkub seda ka pingviinide guanost.

Paraku ei neeldu selles valgust kuigi palju ehk selle jäetav jälg pole kuigi tugev. Gaasi eksoplaneetide atmosfäärist leidmiseks peaks tekkima seda üüratutes kogustes. Veenuse läheduse tõttu polnud muidugi probleem, et fosfiini leidus vaid 20 osakest miljoni kohta. Sealt jõuab meieni rohkem valgusosakesi, kui suudame leida neile rakendusvõimalusi.

Keemiaentusiastid ja kahjuritega maadelnud tavainimesed võivad tunnistada, et fosfiin pole isegi väikestes kogustes kuigi meeldiv, et mitte öelda mürgine. Kui palju me selles võtmes fosfiinikeemia kohta teame ja kas saame välistada võimaluse, et seda tekib mõne eksootilise geokeemilise protsessi tõttu?
Meie töörühma keemikud käisid sõna otseses mõttes läbi tuhandeid keemilisi reaktsioone, alates väga kõrgel rõhul ja temperatuuril selle pinnal toimuda võivatest protsessidest, lõpetades ultraviolettvalgusest küllastunud Veenuse pilvelaamade ülaosas toimuvaga. Nad uurisid isegi võimalust, et fosfiin moodustub äikese, vulkaanide või meteoriitide tõttu.

Mitte kuidagi ei saanud tekkida meie praeguste teadmiste põhjal gaasi sellises koguses, et see suudaks selgitada meie nähtud signaali. Seda isegi kõige rohkem tekitada saanud protsessi arvele oleks saanud kanda vaid 1/10 000 Veenuse atmosfääris leiduvast fosfiinist. William Banes pani analüüsist kokku tohutu, enam kui saja lehekülje pikkuse artikli.

See jätab meile kaks võimalust. Mingil põhjusel toodavad fosfiini sealsed eluvormid või mõni uus keemiline protsess, mis tekitab Veenuse eripärade tõttu gaasi palju suuremas koguses kui Maal.

Kasutasite fosfiini sõrmejälge võtmiseks neeldumisspektri vaid ühte osa, millest jääb laiemalt kokku lepitud kuldstandardi alusel vajaka. Kui palju leidub molekule, mis võisid tekitada fosfiinile sarnaneva sõrmejälje ehk spektrijoone?
Pöörasime sellele väga palju tähelepanu. Esialgne JMST-teleskoobiga saadud spektril oli meil vaid fosfiinile viitav joon. Täiendavalt ALMA-raadioteleskoobiga vaatlusaega saades häälestasime seda mitmel kavalal viisil, et otsida jälgi fosfiinile sarnanevatest ühenditest. Fosfiini lähedal paikneb näiteks vesiniksulfiidi joon. Ühendi ergastamiseks läheb tarvis aga väga palju energiat. Meil õnnestus selle teise neeldumisjoone või õigemini selle puudumise põhjal kinnitada, et vähemalt normaalsete termodünaamiliste protsesside tõttu ei tohiks me vesiniksulfiidi näha.

Kuldstandard näeks ette fosfiini olemasolu kinnitamist selle teise spektrijoone põhjal. Proovisime teha seda Hawaiil asuva infrapunateleskoobi ja lendavaks observatooriumiks muudetud Boeing-747 lennukiga. Saime selleks ilusasti vaatlusaega, kuid koroonaviiruse tõttu on need mõlemad ajutiselt kinni pandud. Me tõesti proovime.

Ja viimaks, miks me potentsiaalselt Veenusel mürgist gaasi väljutavatest olenditest üldse hoolima peaksime? Ma ei näe, et keegi tuhniks rõõmsalt ninapidi mägra soolestikus või pingviini guanos.
Võimalike eluvormide võrdlemine Maal leiduva eluga on väga tähtis küsimus. Kas see kasutab enda pärilikkusinfo kodeerimiseks RNA-d või DNA-d või mõnda muud pärilikkusainet? See on väga põhimõtteline küsimus. Kui nad kasutavad tõesti samu keemilisi protsesse nagu elu Maal, samu ainevahetusrajasid ja geneetilist koodi, võib see tähendada, et elu tekkis ühe korra ja levis sealt mujale.

See oleks kindlasti tähtis, kuid veel põnevam oleks, kui see ei kasutaks üldse DNA-d või teistsuguseid metaboolseid rajasid. Teaksime siis, et juba Päikesesüsteemis tekkis elu sõltumatult vähemalt kaks korda. Kui seda saab juhtuda kaks korda samas planeedisüsteemis, võib juhtuda see ka igal pool mujal, kus on vähegi elusõbralikud tingimused. See muudaks universumi tõesti väga põnevaks ja palju huvitavamaks paigaks, kui me alles möödunud nädalal arvasime.

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: