Blog

Phosphinmoleküle in der Umgebung der Venus, dem zweiten Planeten von der Sonne (Bildnachweis: NASA/Robert Lea)

Neue vorläufige Beweise für Phosphin und Ammoniak in der Venusatmosphäre vertiefen das Rätsel, was diese Gase produziert. Die rätselhafte Herkunft von Phosphin und jetzt auch von Ammoniak bedeutet, dass die Idee, dass diese Chemikalien eine biologische Quelle auf der Venus haben könnten, von einigen Wissenschaftlern ernsthaft in Betracht gezogen wird.

Die Venus scheint ein unwahrscheinlicher Ort zu sein, um Leben zu finden, da die Temperaturen auf ihrer Oberfläche so heiß sind, dass Blei geschmolzen werden kann, und der Oberflächendruck furchterregend ist. Das Vorhandensein von Phosphin und Ammoniak in den Wolken des zweitnächsten Planeten der Sonne und des heißesten Planeten im Sonnensystem deutet darauf hin, dass Leben, wenn es dort existieren könnte, hoch über der Venusoberfläche zu finden wäre.

Die neuen Entdeckungen von Phosphin und Ammoniak wurden von einem Team unter der Leitung von Jane Greaves von der Universität Cardiff mit Hilfe von Daten im Submillimeter-Radiowellenlängenbereich gemacht, die vom James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) auf Hawaii und dem Green Bank Telescope in West Virginia gesammelt wurden.

„Wir wissen nicht, wie man Phosphin oder Ammoniak in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wie der der Venus herstellt“, sagte Teammitglied und Astrophysiker Dave Clements vom Imperial College in London im Interview mit kosmischeweiten.de. Andererseits ist es auch nicht klar, warum die Biologie auf der Erde Phosphin produziert. Ob in Pinguinkot oder in den Eingeweiden von Dachsen – wir wissen nicht, warum Bakterien Phosphin produzieren, aber sie tun es.“

Phosphinnachweis über der Venus sorgt für Kontroverse

Die erste Entdeckung von Phosphin auf der Venus durch das JCMT im Jahr 2020 durch Greaves und ihr Team stieß in einigen Kreisen auf heftige Ablehnung.

Diese Meinungsverschiedenheit konzentrierte sich auf die Art der Datenverarbeitung und die Frage, ob dadurch Störsignale erzeugt wurden, da die Beobachtungen anderer Teleskope Schwierigkeiten hatten, das Phosphin zu entdecken.

Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter

Clements sagte, dass diese technischen Unstimmigkeiten nun ausgeräumt sind und dass die neuesten Messungen, die mit einem neuen Detektor auf dem JCMT namens Nāmakanui (was auf Hawaiianisch „Große Augen“ bedeutet) durchgeführt wurden, aus drei Beobachtungskampagnen stammen, von denen jede die 140-fache Datenmenge der ersten Entdeckung lieferte.

Clements sagte, dass diese technischen Unstimmigkeiten nun ausgeräumt sind und dass die neuesten Messungen, die mit einem neuen Detektor auf dem JCMT namens Nāmakanui (was auf Hawaiianisch „Große Augen“ bedeutet) durchgeführt wurden, aus drei Beobachtungskampagnen stammen, von denen jede 140-mal so viele Daten wie die erste Entdeckung lieferte.

„Nāmakanui besteht aus einer Reihe von drei verschiedenen Empfängern mit drei verschiedenen Frequenzen“, so Clements.

Einer dieser Empfänger, genannt ‚Ū’ū (der Name eines besonderen großäugigen Fisches, der in den Gewässern um Hawaii im Dunkeln sehen kann), ist in der Lage, Phosphin sowie Schwefeldioxid und „halbschweres Wasser“ (HDO) aufzuspüren, also Wasser mit drei Wasserstoffatomen anstelle von zwei und dem üblichen einen Sauerstoffatom. Sowohl Schwefeldioxid als auch HDO verändern sich mit der Zeit in den Wolken der Venus, und das Team von Greaves und Clements möchte herausfinden, wie sich auch Phosphin verändert.

„Es gibt Vermutungen und Möglichkeiten, dass die Phosphinmenge mit der Zeit schwankt, aber wir wissen nicht, was die Ursache für diese Schwankungen ist“, so Clements.

Eine künstlerische Darstellung der Raumsonde Venus Express der Europäischen Weltraumorganisation ESA auf dem Planeten. (Bildnachweis: ESA)

Eine Möglichkeit ist, dass das ultraviolette Licht der Sonne die Moleküle in der oberen Atmosphäre der Venus aufbricht und dadurch Schwankungen im Phosphingehalt verursacht.

Clements wies darauf hin, dass die erste Entdeckung von Phosphin erfolgte, als JCMT den Morgenterminator der Venus beobachtete, wo die Nachtseite des Planeten in seine Tagseite übergeht. In der Nacht hat das ultraviolette Licht der Sonne keinen Einfluss, so dass sich Phosphin bilden kann.

Die anderen Beobachtungen, die von der Raumsonde Venus Express der Europäischen Weltraumorganisation, SOFIA (Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie) und dem Infrarot-Teleskop der NASA auf Hawaii durchgeführt wurden, beobachteten die Venus, als der Tag in die Nacht überging und das ultraviolette Licht der Sonne bereits einen Großteil des Phosphins aufgelöst haben könnte, so dass sie Schwierigkeiten hatten, es zu entdecken.

Clements hat inzwischen die SOFIA-Daten neu analysiert und eine schwache Spur von Phosphin gefunden. Rakesh Mogul von der California State Polytechnic University fand ebenfalls Phosphor in großer Menge, als er die Massenspektrometerdaten der alten Pioneer-Venus-Mission von 1978 neu analysierte.

„Wenn Phosphin durch die ultraviolette Strahlung der Sonne zerstört wird, ist das mit den anderen Beobachtungen vereinbar, bei denen es nicht gefunden wurde“, so Clements. Es deutet auch darauf hin, dass das Phosphin durch einen unbekannten Prozess schnell wieder aufgefüllt wird.

Und dann ist da noch das Ammoniak.

Könnte Ammoniak die Venus bewohnbarer machen?

Die Herkunft von Ammoniak, das mit dem Green Bank Radioteleskop auf der Venus entdeckt wurde, ist ebenso unklar wie die von Phosphin. Wenn es jedoch tatsächlich in der Venusatmosphäre vorkommt, könnte es mikrobiellem Leben die Möglichkeit geben, unter den extremen Bedingungen dort zu überleben.

Ein Hindernis für die Vorstellung, wie Leben in der Venusatmosphäre überleben könnte, ist der schiere Säuregehalt der Umgebung mit Wolken aus reiner Schwefelsäure. Obwohl die Temperatur in einer Höhe von 31,6 bis 38,5 Meilen (51 bis 62 Kilometer) gemäßigt ist, im Gegensatz zu den schwülen 870 Grad Fahrenheit (465 Grad Celsius) auf der Oberfläche, kann sich niemand vorstellen, wie Leben die Säure überleben könnte.

Ammoniak bietet dem Leben eine Möglichkeit, dies zu tun. Wenn es mit Schwefeldioxid gemischt wird, neutralisiert das Ammoniak einen Teil der Säure.

„Es ist immer noch erschreckend sauer“, sagt Clements. „Aber es macht die Tröpfchen zumindest mit einigen acidophilen extremophilen Lebensformen kompatibel, von denen wir wissen, dass sie auf der Erde existieren.“

Die Fähigkeit des Lebens, solche Bedingungen zu überleben, wurde kürzlich auch durch die Entdeckung bestätigt, dass Aminosäuren in hohen Schwefelsäurekonzentrationen stabil bleiben können.

Lassen Sie sich nicht von ihrem ruhigen Aussehen täuschen – die Venus ist ein höllischer Planet. (Bildnachweis: Chris Vaughan/Starry Night)

Es ist immer noch möglich, dass sowohl Phosphin als auch Ammoniak, die in der Nähe der Venus entdeckt wurden, eine banalere Erklärung haben. Schließlich kommen beide Stoffe auch in den Atmosphären der Gasriesen Jupiter und Saturn vor.

Auf diesen Gasriesen des Sonnensystems bilden sich diese Chemikalien tief in der Wasserstoffatmosphäre unter extrem hohen Druck- und Temperaturbedingungen, bevor sie durch aufsteigende Konvektionsströme zu den Wolkengipfeln gebracht werden.

Das Problem ist, dass wir in wasserstoffreichen Atmosphären wie denen von Jupiter und Saturn Phosphin (aus Phosphor mit drei Wasserstoffatomen) und Ammoniak (aus einem Stickstoffatom mit drei Wasserstoffatomen) erwarten würden.

„Aber wenn man sich in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre befindet, wie auf der Venus oder der Erde, sollte alles an Sauerstoff gebunden sein“, so Clements. „Sobald freier Wasserstoff vorhanden ist, wird er mit etwas reagieren, das mit Sauerstoff zu tun hat. Wir haben die chemischen Wege zur Herstellung von Ammoniak noch nicht so genau untersucht wie bei Phosphin, weil das Ergebnis so neu ist, aber ich gehe fest davon aus, dass es sich um genau dasselbe Problem handelt.“

Die künstlerische Illustration der Venusoberfläche zeigt eine heiße, karge Landschaft mit einer Vulkanstruktur im Hintergrund. (Bildnachweis: Estt via Getty Images)

Clements ist offen für die Möglichkeit, dass sowohl Phosphin als auch Ammoniak durch eine seltene Photochemie in der oberen Atmosphäre der Venus entstehen, bei der das ultraviolette Licht der Sonne Moleküle aufbricht und die Bildung von Phosphin und Ammoniak aus den molekularen Trümmern ermöglicht. Wenn dies der Fall ist, hat bisher niemand diesen Prozess beobachtet, nicht einmal im Labor.

Eine andere Möglichkeit, die diskutiert wurde, ist, dass das Phosphin von Venusvulkanen produziert werden könnte.

Clements wies auch darauf hin, dass der Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) der Europäischen Weltraumorganisation im August 2025 einen Vorbeiflug an der Venus machen wird, um sie in Richtung des Jupitersystems zu schleudern. JUICE ist mit Instrumenten ausgestattet, die Phosphin und Ammoniak aufspüren können, aber es gibt keine Garantie dafür, dass die Instrumente auf der Venus eingeschaltet und eingesetzt werden können.

„Wir versuchen immer noch, die Ingenieure zu überzeugen, die es nicht mögen, Dinge während des Fluges einzuschalten“, sagte Clements.

Das Vorhandensein von Phosphin und Ammoniak in der Venusatmosphäre könnte also noch einige Zeit lang umstritten bleiben, ja sogar umstritten sein. Angesichts der möglichen Auswirkungen auf das Leben könnte der Einsatz nicht höher sein.

Die Ergebnisse des Teams wurden noch nicht von Fachleuten begutachtet oder veröffentlicht. Andere Wissenschaftler konnten sie noch nicht prüfen, aber sie wurden im Juli auf dem National Astronomy Meeting 2024 in Großbritannien vorgestellt.