Livstegn på Venus: Bakterier flyktet opp i skyene

Hvis vi kunne reise to milliarder år tilbake i tiden og besøke naboplaneten vår, Venus, ville den trolig være ganske lik vår egen hjemplanet – og kanskje til og med med ha biologisk liv på overflaten.

Siden den gang har millioner av år med klimaendringer forvandlet Venus til et glovarmt helvete og gitt planeten tilnavnet «Jordens onde tvilling». Men kanskje fant livet et skjulested der det var mulig å overleve den løpske drivhuseffekten.

Forskere fra Cardiff University og Massachusetts Institute of Technology (MIT) har gjort en oppdagelse som kan tyde på at det var tilfellet.

Med noen av verdens aller mest avanserte teleskoper observerte forskerne bølgelengder av lys fra atmosfæren rundt Venus, noe som avslørte molekyler av den giftige gassen fosfin i skydekket over planeten.

Og forskernes konklusjon er at ingen kjent kjemisk eller fysisk reaksjon kan skape fosfin i de konsentrasjonene som ble målt – det er det bare biologisk liv som kan gjøre.

Den sensasjonelle oppdagelsen kom som en overraskelse på forskerne, forteller lederen av studien, astronom Jane Greaves.

Forskerne var på ingen måte på jakt etter liv på jordens glovarme naboplanet da de satte i gang studien av planetens atmosfære, men endte likevel med å finne tegn på det i de høyere luftlagene.

Astronomene påpeker at Venus antagelig en gang var en jordlignende planet med flytende vann og en behagelig overflatetemperatur.

Men en løpsk drivhuseffekt kan ha tvunget det livet som måtte ha levd på overflaten, til å tilpasse seg de nye livsvilkårene og innta skyene for å overleve.

Skyene kan være beboelige

I midten av september 2020 er det røre i astronomiske kretser. På sosiale medier er det en eksplosjon av meldinger om den nye og banebrytende oppdagelsen på Venus.

Forskningsresultatet havner raskt i nyhetsmedier over hele verden – for Venus, som befinner seg omkring 40 millioner kilometer nærmere solen enn jorden gjør, er ved første øyekast ikke noe opplagt sted å lete etter spor av liv.

En person som sto med føttene plantet på Venus, ville bli brent av temperaturer på omkring 465 °C og knust under et trykk som svarer til nesten en kilometers havdybde på jorden.

Den tykke atmosfæren på Venus består hovedsakelig av CO2, nitrogen og svovelsyreholdige skyer. Men beveger man seg høyt nok opp i planetens luftlag, blir forholdene plutselig mye mildere enn ved overflaten – og kanskje gode nok til å tillate biologisk liv, for eksempel mikrober som bakterier.

I skydekket om lag 48–60 kilometer over overflaten har atmosfæren en potensielt beboelig sone, der temperaturene ligger på om lag 0–100 °C.

I det området forskerne har finstudert, ligger temperaturen omkring 20 grader og trykket på 1 bar – altså ganske likt forholdene her på jorden.

Og allerede den berømte astronomen Carl Sagan presenterte i 1967 ideen om at mikrober kanskje kan leve i atmosfæren til Venus, tross de tøffe livsvilkårene.

Livet avsetter spor i sollyset

Forskerne rettet James Clerk Maxwell-teleskopet på Hawaii i retning av Venus for å granske atmosfærens sammensetning. Når solstråler passerer gjennom gassene i atmosfæren, blir ulike bølgelengder av lys tatt opp av ulike molekyler.

Denne absorpsjonen, som det kalles, fungerer som de enkelte gassmolekylenes fingeravtrykk på sollyset. Oksygen har ett fingeravtrykk, metan et annet og fosfin et tredje.

Ved å lese flere bølgelengder på en gang kan forskerne se forekomsten av ulike molekyler som hull i det såkalte spektrumet.

Da Jane Greaves så de første tegnene på fosfin i dataene fra James Clerk Maxwell-teleskopet, fikk hun sjokk, og deretter startet jakten på å bekrefte funnet.

Forskerne fikk muligheter for å bruke enda et teleskop, ALMA i Chile, som er mer følsomt. Det viste seg at også dette teleskopet registrerte et fall ved en bølgelengde på nettopp 1,123 millimeter – fingeravtrykket for fosfin.

Forskerne beregnet at det finnes omkring 20 fosfinmolekyler av en milliard molekyler i atmosfæren – på jorden er konsentrasjonen av fosfin bare andeler av en billion, altså 1000 milliarddeler.

Senere studier har imidlertid satt spørsmålstegn ved om konsentrasjonen på Venus faktisk er så høy, ettersom det er statistisk usikkerhet forbundet med beregningene.

Den illeluktende og giftige gassen som plutselig kom på alle astronomers lepper, er ifølge Jane Greaves ammoniakkens onde fetter.

Ammoniakk består av et nitrogenatom og tre hydrogenatomer, og fosfin er oppbygget på samme måte, men med et fosforatom i stedet for nitrogen. Her på jorden kan fosfin skapes industrielt, men det dannes også naturlig av bakterier i et oksygenfritt miljø.

Dermed er fosfin en såkalt biomarkør – et tegn på biologisk liv – og siden det ikke er noen fosfinfabrikker på Venus, sto det raskt klart for forskerne at funnet av gassen i atmosfæren på Venus var mer enn alminnelig interessant.

Fosfin kan bare stamme fra liv

Funnet av fosfin er ikke et direkte og utvetydig bevis for at det finnes liv på Venus. Selv om det på jorden finnes veldig hardføre bakterier som kan klare å leve i vann med et syreinnhold på omkring 5 prosent, ligger svovelsyreinnholdet i skyene på Venus antagelig omkring 90 prosent.

Om noen livsformer i det hele tatt kan overleve i et så kraftig etsende miljø, er fortsatt et åpent spørsmål. Hvordan denne typen ualminnelig hardføre mikrober kunne se ut, vet forskerne heller ikke.

Men forskere fra MIT holder nå på å undersøke om mikrober kanskje vil kunne overleve i de voldsomt syreholdige luftlagene ved å gjemme seg inne i små dråper.

Forskerne har også flere mulige forklaringer på hvorfor mikrobene bruker energi på å produsere fosfin. En opplagt mulighet er at gassen er et restprodukt fra stoffskiftet sitt.

Men et par andre forslag går ut på at bakteriene for eksempel kan bruke fosfin som en forsvarsmekanisme mot andre bakterier eller som en del av sin innbyrdes kommunikasjon.

Uansett er det vanskelig å forklare nærværet av fosfin på en planet uten liv. Nærmere studier av molekylet har forsterket den mistanken.

MIT-forskeren Clara Sousa-Silva og kollegene hennes har for eksempel studert om naturlige, men ikke-biologiske kilder kunne være årsaken.

Studien viste at for eksempel vulkansk aktivitet, mineraler fra planetens overflate eller lyn i atmosfæren i prinsippet er mulige kilder til fosfindannelse på Venus, men ingen av dem kan produsere gassen i så store mengder som astronomene nå kanskje har målt.

Sousa-Silvas studier gjør det klart at funnet av gassen i atmosfæren til en annen planet er en veldig sterk biomarkør fordi andre kilder enn biologisk liv med stor sannsynlighet kan utelukkes.

Dermed skiller fosfin seg ut fra andre biomarkører som for eksempel oksygen og metan, som her på jorden er tydelige tegn på biologisk aktivitet i form av fotosyntese og dyreliv.

Både metan og oksygen kan nemlig også være falske positive i atmosfæren på andre planeter fordi metan for eksempel kan frambringes av vulkansk aktivitet, mens oksygen kan stamme fra et hav som med tiden er fordampet fra planetens overflate.

Livet kan trives i rent hydrogen

Forskernes oppdagelse gjør et eldgammelt spørsmålet aktuelt: Finnes det liv andre steder i universet enn på jorden – kanskje til og med i vårt eget solsystem.

Når det gjelder atmosfærer på andre planeter eller eksoplaneter, har forskerne de siste årene utvidet sin oppfatning av hvilke typer av miljøer det kan finnes liv i.

Normalt blir gassplanetene i solsystemet – med sine hydrogen- og heliumrike atmosfærer – ikke ansett for å være hjemsted for liv. Men en forskergruppe fra MIT har nå påvist at E. coli-bakterien kan overleve i et miljø som består av hundre prosent hydrogen.

Det skiller seg radikalt fra jordens atmosfære som består først og fremst av nitrogen og oksygen med bare små mengder hydrogen.

Årsaken til å søke opp i skyene kan være at livet ikke har hatt noen annen mulighet for å overleve. Forskere fra blant annet NASA Goddard Institute for Space Studies har spolt tiden på Venus tilbake med datasimuleringer av planetens klima.

Det viser at Venus kan ha hatt et mildt klima med flytende vann på overflaten for omkring to milliarder år siden.

Dermed kan det ha vært gode betingelser for biologisk liv lenge før vulkanutbrudd satte turbo på drivhuseffekten for en halv milliard år siden og sannsynligvis gjorde alt liv på overflaten umulig.

Derfor er astronomene nå utålmodige. De vil sende av sted nye romfartøy til Venus for å ta de prøvene i atmosfæren som en gang for alle kan fortelle oss om små bakterier eller andre livsformer virkelig lever i planetens atmosfære, eller om fosfingasen stammer fra andre steder.

Siden 2015 har det lille japanske romfartøy Akatsuki (med en vekt på bare 320 kilo) gått i bane rundt Venus og undersøkt planetens atmosfære med fem kameraer som blant annet fotograferer skyer og lyn ved ultrafiolette og infrarøde bølgelengder.

Akatsuki har registrert mørke områder i atmosfæren der UV-lys blir absorbert. Årsaken er fortsatt ukjent, men en mulighet er at mikrober i atmosfæren absorberer lyset.

I de kommende tiårene står astronomene klare med flere forslag til sonder som kan sendes til Venus for å gi oss mer kunnskap om den helveteslignende planeten blir det første stedet utenfor jorden der vi endelig finner liv.

Blant de kommende prosjektene er en rekke ubemannede sonder, men Nasa ønsker også å sende mennesker på besøk til planeten i framtiden.

Nasa arbeider med et konsept som kalles HAVOC (High Altitude Venus Operational Concept) basert på et opptil 129 meter langt luftskip som skal sveve i om lag 50 kilometers høyde i atmosfæren. Her kan to astronauter bo i en gondol med vanlig atmosfærisk trykk i opptil en måned av gangen.

Bakterier på jorden stiger til værs

De kommende Venus-prosjektene kan forhåpentligvis avklare den usikkerheten som fortsatt hersker om fosfinoppdagelsen. En forskergruppe med deltakelse fra blant annet Nasa har for eksempel sådd tvil om funnet i det hele tatt er fosfin.

Ifølge forskerne kan det kanskje også være svoveldioksid, som Venus-atmosfæren inneholder mye av. Men hvis oppdagelsen blir bekreftet, bringer den jordens glovarme tvillingen helt i front i jakten på liv etter tiår i skyggen av vår andre nabo, Mars.

Her på jorden har studier vist at mikroorganismer kan overleve helt oppe i stratosfæren i 38 kilometers høyde, men antagelig bare i noen få dager på grunn av den kraftige UV-strålingen.

Lenger nede i atmosfæren økes sjansen for overlevelse drastisk, og forskerne mener at bakterier kan bruke atmosfæren til å bevege seg rundt på planeten.

Fordi livsbetingelsene på jordens overflate er så gode, har de imidlertid ikke noe behov for å bli der oppe i lengre tid. Det har livet på Venus, der mye tyder på at eventuelle bakteriers eneste overlevelsessjanse har vært å søke opp og vekk fra overflaten.

Kanskje kan forskerne en dag svare på om livet faktisk er så hardført og viljesterkt at det har kunnet utvikle seg og overleve ved å innta skyene på Venus.