„Der Weltraum wird im Allgemeinen billiger, und es gibt mehr Zugang zum Weltraum als je zuvor“, sagte Sara Seager, die leitende wissenschaftliche Ermittlerin für die bevorstehenden Missionen
Die erste private Weltraummission zu einem anderen Planeten könnte bereits im nächsten Jahr starten und eine Roboter-Raumsonde zur Venus tragen, um ihre Wolken nach lebenswichtigen Chemikalien zu durchsuchen.
Die kleine Robotersonde – die erste einer geplanten Serie von drei Missionen namens Venus Life Finder – gehört zu den ehrgeizigsten einer wachsenden Liste geplanter Weltraummissionen, die nicht nur außerhalb der traditionellen staatlichen Raumfahrtinstitutionen, sondern auch außerhalb der Handvoll großer Unternehmen stattfinden. Allen voran SpaceX und Blue Origin, die bisher die private Raumfahrtindustrie dominiert haben.
„Der Weltraum wird im Allgemeinen billiger, und es gibt mehr Zugang zum Weltraum als je zuvor“, sagte Sara Seager, die wissenschaftliche Hauptforscherin für die VLF-Missionen und Professorin für Planetenwissenschaften am Massachusetts Institute of Technology.
Der Bau der zwei Pfund schweren wissenschaftlichen Nutzlast der Sonde hat bereits mit der Finanzierung von MIT-Alumni begonnen, sagte Seager, während die Kosten für den Bau, den Start und den Betrieb der gesamten 100 Pfund schweren Robotersonde während ihrer Mission zur Venus von Rocket Lab getragen werden Luft- und Raumfahrtunternehmen mit Sitz in Long Beach, Kalifornien.
Rocket Lab hat sich, wie ein Großteil der wachsenden kommerziellen Raumfahrtindustrie, auf den Start von Satelliten in den Weltraum konzentriert. Das Unternehmen hat bereits mehr als 100 Satelliten mit leichten Raketen, die von der neuseeländischen Halbinsel Māhia gestartet wurden, in die Umlaufbahn gebracht und plant, bald Raketen von seinem neuen Startkomplex auf Wallops Island in Virginia zu starten. Ein Sprecher des Unternehmens lehnte es ab, Fragen zu Kosten und Finanzierung der VLF-Mission zu beantworten.
Mason Peck, Professor für Raumfahrttechnik an der Cornell University und Experte für die Raumfahrtindustrie, schätzt, dass es wahrscheinlich mehr als 50 Millionen Dollar kosten wird. Und obwohl noch nicht klar ist, wie Rocket Lab davon profitieren könnte, könnte das Unternehmen für Aufträge für andere wissenschaftliche Weltraummissionen in Frage kommen, wenn es erfolgreich eine Sonde zur Venus betreibt, sagte er.
Obwohl die VLF-Mission die erste private Sonde zu einem anderen Planeten wäre, kommt sie nach anderen Anzeichen dafür, dass die Privatindustrie in die wissenschaftliche Weltraumforschung einsteigt.
Der in Kalifornien ansässige Weltraumfonds Breakthrough Initiatives unter der Leitung des russisch-israelischen Milliardärs Yuri Milner kündigte 2016 sein Starshot-Projekt an (Peck ist Berater bei diesem Projekt).
Seager sagte, Breakthrough Initiatives habe eine erste Studie für die VLF-Missionen finanziert, aber keine weitere Beteiligung gehabt.
Sie sagte, die kleinen VLF-Missionen würden die viel größeren DAVINCI+-, VERITAS- und EnVision- Sonden zur Venus ergänzen, die von der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation geplant sind und in etwa einem Jahrzehnt dort ankommen werden.
Ihr Hauptzweck wird es sein, nach Anzeichen dafür zu suchen, dass die Venus in der fernen Vergangenheit Ozeane aus Wasser hatte. Das würde bedeuten, dass die Venus einst viel kühler war und dass sich dort Leben entwickelt haben könnte, obwohl dies in der extrem rauen Umgebung, die dort jetzt herrscht, unmöglich wäre.
Aber die VLF-Sonden werden viel billiger sein als die NASA- und ESA-Sonden, was bedeutet, dass sie schnell gebaut werden können und viel früher zur Venus gelangen, sagte Seager.
Die VLF-Sonden sollen nach Lebenszeichen in den dichten Wolken der Venus suchen, etwa 30 Meilen über der Oberfläche, wo es kühl genug ist, dass Wasser kondensieren kann – obwohl bekannt ist, dass die Wolken hauptsächlich aus Schwefelsäure bestehen.
Obwohl die Venus heute einer der unwirtlichsten Orte im Sonnensystem ist – die Temperatur auf der Oberfläche ist heiß genug, um Blei zu schmelzen, und der Druck ihrer nicht atembaren Atmosphäre ist fast 100-mal so hoch wie der der Erde – halten einige Wissenschaftler es für möglich, dass Mikroben dies könnten überleben dort, indem sie in der Wolkenschicht schweben.
Diese Idee wurde durch die Ankündigung im Jahr 2020 bestärkt, dass Phosphin in den Venuswolken entdeckt worden war – eine Entdeckung, die als mögliches Zeichen für mikrobielles Leben interpretiert wurde.
Diese Ankündigung wurde jedoch mit einiger Skepsis aufgenommen, da einige Wissenschaftler nichtbiologische Quellen des Phosphins vorschlugen und andere darauf hinwiesen, dass Phosphin überhaupt nicht nachgewiesen worden war .
Aber das Team hinter dem Phosphin-Nachweis hat seine Behauptung verdoppelt und gesagt, dass das Phosphin-Signal, das es gesehen hat, echt ist und dass alternative Erklärungen, wie Vulkane auf der Venus, es nicht verursachen würden.
Viele dieser Wissenschaftler sind jetzt an den VLF-Missionen beteiligt, darunter Janusz Petkowski, ein Astrobiologe am Massachusetts Institute of Technology, der jetzt stellvertretender Hauptforscher des Programms ist.
„Das Phosphin auf der Venus ist nur eine der vielen Anomalien, die über Jahrzehnte in den Venuswolken entdeckt wurden“, sagte Petkowski. „Diese Entdeckung ist nur das neueste Mysterium.“
Wenn alles nach Plan läuft, wird die erste VLF-Sonde drei Minuten lang die Atmosphäre der Venus überfliegen, während sie die umgebenden Wolken mit einem Laser abtastet.
Aber die erste Sonde wird nicht nach Phosphin suchen – stattdessen wird der Bordlaser so eingestellt, dass er Chemikalien auf Kohlenstoffbasis erkennt, die als lebensnotwendig gelten, selbst in stark sauren Umgebungen wie den Venuswolken.
Eine Suche nach Phosphin und anderen anomalen Chemikalien könnte Teil späterer VLF-Missionen sein, sagte Petkowski.
Die 18-monatige MIT-geführte Missionsstudie Venus Life Finder ist nun abgeschlossen.
Die Venus Life Finder Missionen sind eine Reihe fokussierter astrobiologischer Missionskonzepte zur Suche nach Bewohnbarkeit, Lebenszeichen und Leben selbst in der Venusatmosphäre. Während die Menschen jahrzehntelang auf Leben in den Venuswolken spekulierten, können wir heute kostengünstig und hochkonzentriert agieren Missionen. Eine Hauptmotivation sind ungeklärte atmosphärische chemische Anomalien, darunter der „mysteriöse UV-Absorber“, vertikale Häufigkeitsprofile von mehreren zehn ppm O2, SO2 und H2O, das mögliche Vorhandensein von PH3 und NH3 und die unbekannte Zusammensetzung von Mode-3-Wolkenpartikeln. Diese Anomalien, die seit Jahrzehnten bestehen, könnten mit der Bewohnbarkeit und den Aktivitäten des Lebens zusammenhängen oder auf eine unbekannte Chemie selbst hinweisen, die es wert ist, erforscht zu werden. Unsere vorgeschlagene Reihe von VLF-Missionen zielt darauf ab, die Wolkenpartikel der Venus zu untersuchen und dort fortzufahren, wo die bahnbrechenden In-situ-Sondenmissionen vor fast vier Jahrzehnten aufgehört haben. Die Welt steht kurz vor einer Revolution in der Weltraumwissenschaft. Unser Ziel ist es nicht, andere Bemühungen zu verdrängen, sondern eine Gelegenheit für risikoreiche, hochlohnende Wissenschaft zu nutzen, die möglicherweise eines der größten wissenschaftlichen Rätsel überhaupt beantwortet, und dabei den Weg für ein neues Privatmodell zu bereiten /Öffentliche Partnerschaft in der Weltraumforschung.
Sara Seager, Janusz J. Petkowski, Christopher E. Carr, David Grinspoon, Bethany Ehlmann, Sarag J. Saikia, Rachana Agrawal, Weston Buchanan, Monika U. Weber, Richard French, Pete Klupar, Simon P. Worden für die VLF-Kollaboration
Quelle: https://venuscloudlife.com/venus-life-finder-mission-study/
“Newer, nimbler, faster:” Venus probe will search for signs of life in clouds of sulfuric acid
Report led by MIT scientists details a suite of privately-funded missions to hunt for life on Earth’s sibling planet.
EAPS
Publication Date:
December 10, 2021
With multiple rovers landed and a mission set to return samples to Earth, Mars has dominated the search for life in the solar system for decades. But Venus has some fresh attention coming its way.
In a new report published today, a team led by MIT researchers lays out the scientific plan and rationale for a suite of scrappy, privately-funded missions set to hunt for signs of life among the ultra-acidic atmosphere of the second planet from the sun.
“We hope this is the start of a new paradigm where you go cheaply, more often, and in a more focused way,” says Sara Seager, Class of 1941 Professor of Planetary Sciences in MIT’s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) and principal investigator for the planned Venus Life Finder Missions. “This is a newer, nimbler, faster way to do space science. It’s very MIT.”
The first of the missions is set to launch in 2023, managed and funded by California-based Rocket Lab. The company’s Electron rocket will send a 50-pound probe on board its Photon spacecraft for the five–month, 38-million-mile journey to Venus, all for a three-minute skim through the Venusian clouds.
Using a laser instrument specially designed for the mission, the probe will aim to detect signs that complex chemistry is occurring within the droplets it encounters on its brief descent into the haze. Fluorescence or impurities detected in the droplets could indicate something more interesting than sulfuric acid might be wafting around up there, and add ammunition to the idea that parts of Venus’ atmosphere might be habitable.
“People have been talking about missions to Venus for a long time,” says Seager. “But we’ve come up with a new suite of focused, miniaturized instruments to get the particular job done.”
Seager, who also holds joint appointments in the departments of Physics and of Aeronautics and Astronautics, says that compared to Mars, Venus is the “neglected sibling” of astrobiology. The last probes to enter Venus’ atmosphere were launched in the 1980s, and were limited by instrumentation available at the time. And while NASA and the European Space Agency have missions to Venus planned for later in the decade, neither will search for signs of life.
“There are these lingering mysteries on Venus that we can’t really solve unless we go back there directly,” says Seager. “Lingering chemical anomalies that leave room for the possibility of life.”
These anomalies include significant levels of oxygen; unexplained ratios of sulfur dioxide, oxygen, and water; and the presence of cloud particles with unknown composition. More controversially, Seager was part of a team that reported last year a detection of phosphine gas in Venus’ atmosphere, which on Earth is produced only by biological and industrial processes.
Other astrophysicists have since challenged the phosphine detection, but Seager says the finding has overall brought positive momentum to the Venus missions. “The whole phosphine controversy made people more interested in Venus. It allowed people to take Venus more seriously,” she says.
Phosphine or not, the planned missions will focus on Venus’ atmosphere because it is the environment most likely to be habitable on the planet. While a runaway greenhouse effect left Venus’ surface a waterless hellscape hot enough to melt lead, clouds high in the atmosphere retain temperatures suitable for life as we know it.
“If there’s life on Venus, it’s some kind of microbial-type life, and it almost certainly resides inside cloud particles,” says Seager.
However, the clouds of Venus, though relatively temperate, pose other challenges to habitability. For one, they are primarily composed of concentrated sulfuric acid billions of time more acidic than any habitat on Earth. The atmosphere outside of the clouds is also extremely dry, 50 to 100 times drier than the Atacama Desert in Chile.
To assess the potential habitability of these acidic, parched clouds, the report team reviewed the literature and conducted a number of experiments. “We set out to do some new science to inform the mission,” says Seager.
The international team behind the report included researchers from Georgia Tech, Purdue University, Caltech, and Planetary Science Institute, and was funded by Breakthrough Initiatives. In addition to Seager, who led the team, MIT EAPS Research Affiliate Janusz Petkowski served as deputy principal investigator.
Drawing from experimental results, the report speculates that life could persist within sulfuric acid droplets in various ways. It could reside within vesicles of acid-resistant lipids, or it could neutralize sulfuric acid by producing ammonia, which can reduce the pH of sulfuric acid to a level tolerated by acid-loving microbes on Earth. Or, in theory, Venus cloud-life could rely on a biochemistry capable of tolerating sulfuric acid, distinct from anything on Earth.
Regarding dryness, the report points out that while the atmosphere on average might be too arid for life, there may exist habitable regions with relatively high humidity.
Based on their research, the team also selected the scientific payload for the mission — which was restricted to just 1 kilogram. Seager says they settled on an instrument called an autofluorescing nephelometer because it could get the job done and was small, cheap, and could be built quickly enough for the compressed mission timeline.
The instrument is currently being built by a New Mexico-based company called Cloud Measurement Solutions, and a Colorado-based company called Droplet Measurement Technologies. The instrument is partially funded by MIT alumni.
Once the probe is in Venus’ atmosphere, the instrument will shine a laser out of a window onto cloud particles, causing any complex molecules within them to light up, or fluoresce. Many organic molecules, such as the amino acid tryptophan, have fluorescent properties.
“If we see fluorescence, we know something interesting is in the cloud particles,” says Seager. “We can’t guarantee what organic molecule it is, or even be certain it’s an organic molecule. But it’s going to tell you there’s something incredibly interesting going on.”
The instrument will also measure the pattern of light reflected back from the droplets to determine their shape. Pure sulfuric acid droplets would be spherical. Anything else would suggest there’s more going on than meets the autofluorescing nephelometer.
But whatever the 2023 mission finds, the next mission in the suite is already being planned for 2026. That probe would involve a larger payload, with a balloon that could spend more time in Venus’ clouds and conduct more extensive experiments. Results from that mission might then set the stage for the culmination of the Venus Life Finder Missions concept: return a sample of Venus’ atmosphere to Earth.
“We think it’s disruptive,” says Seager. “And that’s the MIT style. We operate right on that line between mainstream and crazy.”
Venus Life Finder Mission, ich bin absolut begeistert. Eine kleine und Flinke Mission schon 2023 wäre super. Die Missionskonzepte sind toll. Ich wünsche allen beteiligten viel Glück und gutes gelingen bei diesem Grandiosen vorhaben. Go Venus Life Finder!
Christian Dauck
Christian Dauck 