In september, een team onder leiding van astronomen in het Verenigd Koninkrijk kondigde aan dat ze de chemische fosfine in de dikke wolken van Venus hadden gedetecteerd. De gerapporteerde detectie van het team, gebaseerd op waarnemingen door twee op aarde gebaseerde radiotelescopen, verraste veel Venus-experts. De atmosfeer van de aarde bevat kleine hoeveelheden fosfine, die door het leven kan worden voortgebracht. Fosfine op Venus veroorzaakte een geroezemoes dat de planeet, vaak bondig aangeprezen als een "hellandschap, " zou op de een of andere manier leven kunnen herbergen in zijn zure wolken.

Sinds die eerste bewering, andere wetenschappelijke teams hebben twijfels geuit over de betrouwbaarheid van de fosfinedetectie. Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Washington heeft een robuust model van de omstandigheden in de atmosfeer van Venus gebruikt om de radiotelescoopwaarnemingen die ten grondslag liggen aan de oorspronkelijke fosfineclaim opnieuw te bekijken en volledig te herinterpreteren. Zoals ze rapporteren in een papier dat is geaccepteerd om Het astrofysische tijdschrift en plaatste 25 januari op de preprint-site arXiv, de door het VK geleide groep detecteerde waarschijnlijk helemaal geen fosfine.

"In plaats van fosfine in de wolken van Venus, de gegevens komen overeen met een alternatieve hypothese:ze detecteerden zwaveldioxide, " zei co-auteur Victoria Meadows, een UW hoogleraar sterrenkunde. "Zwaveldioxide is de op twee na meest voorkomende chemische verbinding in de atmosfeer van Venus, en het wordt niet als een teken van leven beschouwd."

Het team achter de nieuwe studie omvat ook wetenschappers van NASA's Caltech-gebaseerde Jet Propulsion Laboratory, het NASA Goddard Space Flight Center, het Georgia Institute of Technology, het NASA Ames Research Center en de Universiteit van Californië, Rivieroever.

Het door UW geleide team laat zien dat zwaveldioxide, op niveaus die aannemelijk zijn voor Venus, kan niet alleen de waarnemingen verklaren, maar is ook meer consistent met wat astronomen weten over de atmosfeer van de planeet en haar straffende chemische omgeving, waaronder wolken van zwavelzuur. In aanvulling, de onderzoekers laten zien dat het initiële signaal niet afkomstig was uit de wolkenlaag van de planeet, maar ver daarboven, in een bovenste laag van de atmosfeer van Venus waar fosfinemoleculen binnen enkele seconden zouden worden vernietigd. Dit geeft meer steun aan de hypothese dat zwaveldioxide het signaal produceerde.

Zowel het vermeende fosfinesignaal als deze nieuwe interpretatie van het datacenter over radioastronomie. Elke chemische verbinding absorbeert unieke golflengten van het elektromagnetische spectrum, waaronder radiogolven, Röntgenstralen en zichtbaar licht. Astronomen gebruiken radiogolven, licht en andere emissies van planeten om meer te weten te komen over hun chemische samenstelling, onder andere eigenschappen.

In 2017 met behulp van de James Clerk Maxwell Telescope, of JCMT, het door het VK geleide team ontdekte een functie in de radio-emissies van Venus op 266,94 gigahertz. Zowel fosfine als zwaveldioxide absorberen radiogolven in de buurt van die frequentie. Om onderscheid te maken tussen de twee, in 2019 kreeg hetzelfde team vervolgwaarnemingen van Venus met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, of ALMA. Hun analyse van ALMA-waarnemingen bij frequenties waarbij alleen zwaveldioxide wordt geabsorbeerd, leidde tot de conclusie dat het zwaveldioxidegehalte in Venus te laag was om het signaal van 266,94 gigahertz te verklaren, en dat het in plaats daarvan van fosfine moet komen.

In deze nieuwe studie van de door UW geleide groep, de onderzoekers begonnen met het modelleren van omstandigheden in de atmosfeer van Venus, en dat als basis gebruiken om de kenmerken die wel en niet werden gezien in de JCMT- en ALMA-datasets uitgebreid te interpreteren.

"Dit is wat bekend staat als een stralingsoverdrachtsmodel, en het bevat gegevens van tientallen jaren observaties van Venus uit meerdere bronnen, inclusief observatoria hier op aarde en ruimtevaartuigmissies zoals Venus Express, " zei hoofdauteur Andrew Lincowski, een onderzoeker bij de afdeling Sterrenkunde van UW.

Het team gebruikte dat model om signalen van fosfine en zwaveldioxide te simuleren voor verschillende niveaus van de atmosfeer van Venus. en hoe die signalen zouden worden opgepikt door de JCMT en ALMA in hun configuraties van 2017 en 2019. Gebaseerd op de vorm van het 266,94-gigahertz-signaal opgepikt door de JCMT, de absorptie kwam niet van de wolkenlaag van Venus, meldt het team. In plaats daarvan, het grootste deel van het waargenomen signaal was zo'n 50 of meer mijlen boven het oppervlak afkomstig, in de mesosfeer van Venus. Op die hoogte, agressieve chemicaliën en ultraviolette straling zouden fosfinemoleculen binnen enkele seconden versnipperen.

"Fosfine in de mesosfeer is nog kwetsbaarder dan fosfine in de wolken van Venus, " zei Meadows. "Als het JCMT-signaal afkomstig was van fosfine in de mesosfeer, om vervolgens rekening te houden met de sterkte van het signaal en de sub-seconde levensduur van de verbinding op die hoogte, fosfine zou in de mesosfeer moeten worden afgeleverd met ongeveer 100 keer de snelheid waarmee zuurstof door fotosynthese in de atmosfeer van de aarde wordt gepompt."

De onderzoekers ontdekten ook dat de ALMA-gegevens waarschijnlijk de hoeveelheid zwaveldioxide in de atmosfeer van Venus aanzienlijk hebben onderschat. een observatie die het door het VK geleide team had gebruikt om te beweren dat het grootste deel van het 266,94-gigahertz-signaal afkomstig was van fosfine.

"De antenneconfiguratie van ALMA ten tijde van de waarnemingen van 2019 heeft een ongewenst neveneffect:de signalen van gassen die bijna overal in de atmosfeer van Venus te vinden zijn, zoals zwaveldioxide, geven zwakkere signalen af ​​dan gassen die over een kleinere schaal worden verspreid. " zei co-auteur Alex Akins, een onderzoeker bij het Jet Propulsion Laboratory.

Dit fenomeen, bekend als spectraallijnverdunning, de JCMT-waarnemingen niet zouden hebben beïnvloed, wat leidde tot een onderschatting van hoeveel zwaveldioxide werd gezien door JCMT.

"Ze leidden een lage detectie van zwaveldioxide af vanwege dat kunstmatig zwakke signaal van ALMA, " zei Lincowski. "Maar onze modellering suggereert dat de lijnverdunde ALMA-gegevens nog steeds consistent zouden zijn geweest met typische of zelfs grote hoeveelheden Venus-zwaveldioxide, wat het waargenomen JCMT-signaal volledig zou kunnen verklaren."

"Toen deze nieuwe ontdekking werd aangekondigd, de gerapporteerde overvloed aan zwaveldioxide stond op gespannen voet met wat we al weten over Venus en zijn wolken, " zei Meadows. "Ons nieuwe werk biedt een compleet raamwerk dat laat zien hoe typische hoeveelheden zwaveldioxide in de mesosfeer van Venus zowel de signaaldetecties kunnen verklaren, en niet-detecties, in de JCMT- en ALMA-gegevens, zonder de noodzaak van fosfine."

Met wetenschappelijke teams over de hele wereld die nieuwe observaties van de in wolken gehulde buur van de aarde volgen, deze nieuwe studie biedt een alternatieve verklaring voor de bewering dat iets geologisch, chemisch of biologisch moet fosfine in de wolken genereren. Maar hoewel dit signaal een meer rechttoe rechtaan verklaring lijkt te hebben - met een giftige atmosfeer, botverpletterende druk en enkele van de heetste temperaturen van ons zonnestelsel buiten de zon - Venus blijft een wereld van mysteries, met nog veel voor ons om te verkennen.