Planet Venus. Copyright: JAXA/ ISAS/ DARTS/ Kevin M. Gill
Boulder (USA) – Die Debatte um den potenziellen Biomarker Phosphin in der Venus-Atmosphäre streiten sich die Verfechter der konservativen Lehrmeinung von einer lebensfeindlichen Venus mit jenen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die ergebnisoffen die Indizien und Beweise bewerten und überprüfen wollen, bevor sie Leben in den gemäßigten Wolkenschichten der Venus ausschließen. Ein aktueller Fachartikel stützt nun den letzteren Ansatz.
In ihrem vorab via ArXiv.org veröffentlichten Artikel (und in einer zukünftigen Ausgabe The der „Aerospace MDPI Special Issue “The Search for Signs of Life on Venus: Science Objectives and Mission Designs”) erläutern Carol E. Cleland von der University of Colorado und Paul B. Rimmer von der britischen University of Cambridge, dass sie in der Detektion von mehreren Anomalien in der Venus-Atmosphäre durchaus Belege für bislang unbekannte Prozesse und Systeme sehen, die außerhalb des bisherigen Bildes von der Zusammensetzung der Venus-Atmosphäre anzusiedeln sind.
Konkret untersuchen die beiden Forschenden die Detektion von Ammoniak und Phosphin der Atmosphäre unseres höllischen Nachbarplaneten, geben eine Übersicht über mögliche Interpretationen und Konsequenzen dieser Nachweise und stellen fest: „Diese Anomalien widersprechen der Annahme und dem Glauben, dass die Venus kein Leben beherbergen könnte.“
„In unserem Artikel diskutieren wir zwei von mehreren Anomalien in der Atmosphäre der Venus und zeigen, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft auf diese Anomalien in der gleichen Art und Weise reagiert, wie sie auch schon zuvor auf anomale Phänomene reagiert hat – Phänomene, die für das, wofür sie schlussendlich tatsächlich standen, zuvor nicht anerkannt worden waren, die aber danach wichtige wissenschaftliche Entdeckungen vorwegnahmen.“
Hintergrund Phosphin ist ein Molekül aus einem Phosphor- und drei Wasserstoffatomen, die normalerweise nicht zusammenkommen. Es erfordert enorme Energiemengen, beispielsweise in den extremen Umgebungen von Jupiter und Saturn, die Atome mit genügend Kraft zu zerschlagen, um ihre natürliche Abneigung zu überwinden. Tatsächlich wurde Phosphin bereits in den 1970er Jahren in den Atmosphären von Jupiter und Saturn, also von großen Gasplaneten – entdeckt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Molekül im Innern dieser Gasriesen regelrecht zusammengeballt wurde und, wie Sousa-Silva und Kollegen es beschreiben, “von gewaltigen Konvektions-Stürmen in Planetengröße gewaltsam erzeugt wurde.
Weitere erklären die Autoren: „Wir sind davon überzeugt, dass dieser Umstand ein Hinweis dafür sein kann, dass uns auch diese Venus-Anomalien zu wichtigen neuen Entdeckungen über die planetare Umgebung der Venus und vielleicht sogar über außerirdisches Leben führen könnten.“
Neben der heiß debattierten Entdeckung von Phosphin untersuchen die beiden Autoren und Autorinnen auch den Nachweis von Ammoniak in sowie ein chemisches Ungleichgewicht der Venusatmosphäre als potenzielle Biomarker, also Hinweise für Leben. Auch die Zusammensetzung weist ein entsprechendes chemisches Ungleichgewicht auf. Der Grund: biologisches Leben. Tatsächlich sind einige Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Meinung, dass der Nachweis eines solchen chemischen Disequilibrums in der Atmosphäre eines Felsplaneten eines der besten Anzeichen für dortiges Leben wäre.
Konkret geht es zum einen um den beobachteten Abbau von Schwefel und Wasser in den Wolken der Venus, zudem um das merkwürdige Verhalten von Schwefel in der Nähe der Planetenoberfläche und H20 in den Wolken, die Detektion von Sauerstoff, Wasserstoffsulfiden und Methan in den Venus-Wolken, sowie der Nichtnachweis von Sauerstoff oberhalb besagter Wolken und der Abbau von das Carbonylsulfiden unterhalb der Wolken, der Nachweis von schwefelhaltigen Wolken unterhalb der Schwefel-Wolken. Auch die mineralische Zusammensetzung der Oberfläche scheint nicht mit dem Zustand der tieferen Atmosphäre übereinzustimmen.
Statt vermeintlich mit bisherigen Vorstellungen nicht übereinstimmende Ergebnisse zu ignorieren oder in Abrede zu stellen, sollten sie vielmehr mit Interesse kritisch untersucht werden, fordern die Autoren.
Abschließend bemerken Rimmer und Cleland, die tiefgreifenden Auswirkungen, die der Nachweis von Leben als Erklärung für die Venus-Anomalien für unser Verständnis von Leben haben würde: Sollte Leben auf einer höllenartigen Welt die der Venus existieren kann, so könnte es fast überall existieren und selbst der Beweis eines nicht-biologischen Ursprungs der Anomalien wäre ein Gewinn für unser Wissen.
View larger. | Venus in ultraviolet. Japan’s Akatsuki spacecraft took this image on December 23, 2016. A new paper discusses various anomalies – things that are different, abnormal, peculiar, or not easily classified – and whether living things in the clouds of Venus could explain them. Is there life on Venus? Image via JAXA/ ISAS/ DARTS/ Kevin M. Gill/ Wikipedia (Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0).
Life on Venus?
We are of the opinion that several anomalies in the atmosphere of Venus provide evidence of yet-unknown processes and systems … The investigation of these anomalies on Venus should be open to [a] wide range of explanations, including unknown biological activity.
So begins a new paper from researchers in the U.S. and U.K. – released November 14, 2022 – related to the continuing saga of possible life in the clouds of Venus. The paper looks at how phosphine is just one of various peculiar features in Venus’ clouds that airborne microorganisms – tiny living creatures such as alien bacteria or fungi – might explain.
The researchers also consider the anomalies in context of previous assumptions about Venus’ atmosphere and past discoveries in astronomy, biology and geology.
The new paper, by Carol Cleland (University of Colorado, Boulder) and Paul Rimmer (University of Cambridge), is available on arXiv. The Aerospace (MDPI) Special Issue “The Search for Signs of Life on Venus: Science Objectives and Mission Designs,” has accepted it for publication. The researchers explain:
We provide an overview of two anomalies, the tentative detection of ammonia and phosphine in Venus’s atmosphere. These anomalies fly in the face of the tacit assumption that the atmosphere of Venus must be in chemical redox equilibrium, an assumption connected to the belief that Venus is lifeless.
The discovery of phosphine
Jane Greaves and her colleagues at Cardiff University in the U.K. first announced the discovery of phosphine in the atmosphere of Venus in September 2020. The announcement ignited both excitement and skepticism among scientists.
And the debate of phosphine’s origins – or if it’s even actually there at all – is still ongoing. After all, on Earth, phosphine in the air is associated with life processes. So scientists, who are understandably fascinated by the possibility of life processes on Venus, have published several additional papers since the original discovery.
The subsequent papers are both pro and con on the subject of whether phosphine exists in Venus’ clouds, and, if so, whether it indicates life.
More anomalies
While phosphine is the most recent anomalous discovery in Venus’ atmosphere, there’s also other weird chemistry going on there, chemistry that could even point to life signs, or, as scientists say, potential biosignatures. This includes the presence of ammonia, and the fact that Venus’ atmosphere is seemingly somehow in what scientists call redox (chemical) disequilibrium.
On Earth, biological life causes chemical disequilibrium in our atmosphere. The current paper focuses on the ammonia (NH3), phosphine and redox disequilibrium (redox indicates a specific kind of chemical disequilibrium).
Scientists say that finding chemical disequilibrium in the atmosphere of a rocky exoplanet would be one of the best possible signs of life on that planet. But what about Venus? Cleland and Rimmer note that:
Few astrobiologists anticipated finding such evidence on Earth’s next-door neighbor, Venus.
Anomalous phenomena observed in the atmosphere of Venus include the depletion of sulfur and water in the clouds of Venus, the strange behavior of SO2 [sulphur] near the surface and H2O in the clouds, the detection of O2 [oxygen], H2S [hydrogen sulphide] and CH4 [methane] in the clouds and non-detection of O2 [oxygen] above the clouds … the depletion of OCS [carbonyl sulphide] below the clouds, the detection of phosphorous clouds below sulfur clouds and a host of phenomena in the surface mineralogy: the mineral composition does not appear to be in equilibrium with the lower atmosphere.
The researchers present their case that at least some of these anomalies might be explained by biological processes.
The strange case of ammonia
The presence of ammonia is one of the most interesting Venusian anomalies. According to the current standard understanding of Venus’ atmosphere, it shouldn’t be there.
The Soviet Venera 8 probe found evidence of ammonia in 1972. The data suggested its presence at concentrations of 100-1000 ppm (parts per million), at an altitude of between 19 and 28 miles (30 and 45 km). Some other scientists dismissed the findings, however. They said that the data were “inconsistent with the observed abundances of other gases in the Venus atmosphere.” Ammonia shouldn’t be in Venus’ atmosphere. Otherwise, it would mean that the planet’s atmosphere must be in disequilibrium.
That’s a big deal, since on Earth, at least, the presence of life is what causes a similar atmospheric disequilibrium.
Later, in 1978, the Pioneer Venus multiprobe also found signs of ammonia. However, in light of the previous dismissal, these findings were either ignored or just not noticed, the researchers behind the current paper say. So, if the ammonia is there, then is the disequilibrium caused by microorganisms or unknown abiotic (non-life) chemical reactions?
The phosphine debate now
The Venusian phosphine is still a subject of much debate. Greaves and her colleagues made the initial observations using the Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) and the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT). In a new paper, announced on November 21, 2022, Greaves and her team maintain that the phosphine is really there. The paper, available on arXiv, discusses an analysis of Venus’ atmosphere with data from the Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA) telescope. Based on their discussion on six phosphine results, they say:
We suggest Venusian phosphine is indeed present, and so merits further work on models of its origins.
Recent re-analysis of data from the old Pioneer Venus mission also supports the existence of the phosphine.
Phosphine above Venus’ clouds?
Other scientists say that if the phosphine is there, it must be above the clouds, not in them. But if so, it would be even more unstable, and need to be constantly replenished somehow. Known chemical processes, both biological and non-biological, would have a hard time explaining phosphine above the clouds. And indeed, Cleland and Rimmer say:
If there is observable [phosphine] above the clouds of Venus, we are left with two explanations: life-as-we-don’t-know-it and nonlife-as-we-don’t-know-it. Both of these possibilities should be seriously considered, and neither should be clearly favored over the other until there’s more data. Instead, more predictions should be made, and more data should be gathered, especially in situ data from upcoming missions.
Scientists have proposed some possible non-biological explanations for the phosphine, such as volcanoes. But so far, none of them adequately explain all the observations.
View larger. | Artist’s illustration of the molecule phosphine in Venus’ atmosphere. Phosphine is one of the key anomalies discussed in the new paper. Image via ESO/ M. Kornmesser/ L. Calçada & NASA/ JPL/ Caltech.
Anomalies in scientific discovery
The researchers argue that anomalies – phenomena that are surprising or unexpected – should be acknowledged, not ignored. They are also not just “failed predictions” as often described, but play central roles in the process of scientific discovery. As the paper says:
While a failed prediction may eventually be recognized as anomalous, many anomalies do not represent failed predictions. Anomalies are surprising because they fall outside the scope of expectations (articulated in prediction and explanation) induced by widely accepted theoretical frameworks.
So, with Venus as a test case, what is the best way forward for researchers? Cleland said:
We can best explore astrobiologically by roaming widely and keeping a sharp eye out for anomalous order of any kind … Such anomalous order will indicate either an interesting nonbiological process that we need to learn about† or that we have at last found new life.
Biological anomalies on Venus: What if?
If any of these anomalies really are the result of life, it would have a profound effect on our understanding of how life evolves on planets. If life can exist on a hellish a world as Venus, where else might it be? Confirmation of such life would open up a universe of possibilities. But even if these anomalies are non-biological in origin, that would still expand our scientific knowledge overall.
Bottom line: Is there life in Venus’ atmosphere? Researchers in the U.S. and U.K. make the case for ammonia, phosphine and other potential biological anomalies on Venus.
Erste private Venus-Mission hat nur fünf Minuten Zeit zur Suche nach Leben
Die kostengünstige Mission von Rocket Lab, die bereits 2023 starten soll, wird kurz sein, könnte aber die Suche nach außerirdischer Biologie verändern.
(Bild: Rocket Lab)
Während die Covid-Pandemie Ende 2020 in vollem Gange war, gab es eine kurze Ablenkung und die Aufmerksamkeit der interessierten Öffentlichkeit richtete sich auf unseren Nachbarplaneten Venus. Astronomen hatten in den Wolken der Venus eine verblüffende Entdeckung gemacht: ein Gas namens Phosphin, das auf der Erde durch biologische Prozesse erzeugt wird. Spekulationen kursierten und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bemühten sich zu verstehen, was sie da sahen.
Nun könnte eine Mission, die im nächsten Jahr gestartet werden soll, endlich die Frage beantworten, die die Astronomen seither beschäftigt: Könnte mikrobielles Leben das Gas ausstoßen?
Obwohl spätere Studien den Nachweis von Phosphin in Frage stellten, hat die erste Studie das Interesse an der Venus neu entfacht. In der Folge wählten die NASA und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) drei neue Missionen aus, die zu dem Planeten reisen und unter anderem untersuchen sollen, ob die Bedingungen auf der Venus in der Vergangenheit Leben ermöglicht haben könnten. Auch China und Indien haben Pläne, Missionen zur Venus zu schicken. „Phosphin hat uns alle daran erinnert, wie schlecht [dieser Planet] charakterisiert ist“, sagt Colin Wilson von der Universität Oxford, einer der stellvertretenden leitenden Wissenschaftler der europäischen Venus-Mission EnVision.
Die meisten dieser Missionen würden jedoch erst in den späteren 2020er oder 2030er Jahren Ergebnisse liefern. Die Astronomen wollten aber jetzt Antworten. Und wie es der Zufall wollte, war dies auch bei Peter Beck, dem Geschäftsführer des neuseeländischen Unternehmens Rocket Lab, der Fall. Beck, der seit langem von der Venus fasziniert ist. An ihn trat eine Gruppe von MIT-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit einer Idee heran: Eine kühne Mission mit einer Rakete des Unternehmens sollte schon viel früher nach Leben auf der Venus suchen – mit einem Start im Jahr 2023. Ein Ersatzstartfenster steht im Januar 2025 zur Verfügung.
Bedingungen auf der Venus
Phosphin hin oder her: Wenn es auf der Venus Leben gibt, dann möglicherweise in Form von Mikroben in winzigen Schwefelsäuretröpfchen, die hoch über dem Planeten schweben. Während die Oberfläche weitgehend unwirtlich erscheint, mit Temperaturen, die heiß genug sind, um Blei zu schmelzen, und einem Druck, der dem am Boden der Ozeane auf der Erde ähnelt, sind die Bedingungen in 45 bis 60 Kilometern Höhe über dem Boden in den Wolken der Venus deutlich gemäßigter.
„Ich hatte immer das Gefühl, dass die Venus einen schweren Stand hat“, sagt RocketLab-CEO Beck. „Die Entdeckung von Phosphin war der Auslöser. Wir müssen auf die Venus, um nach Leben zu suchen.“
Diese Sonde wird derzeit von einem Team von weniger als 30 Personen unter der Leitung von Sara Seager am MIT entwickelt. Sie soll bereits im Mai 2023 starten und in fünf Monaten die Venus erreichen. Ankunft also im Oktober 2023. Mit weniger als 10 Millionen Dollar ist die von Rocket Lab, dem MIT und nicht näher genannten Unterstützern finanzierte Mission risikoreich, aber kostengünstig – nur zwei Prozent des Preises, den die NASA für jede der Venus-Missionen veranschlagt.
„Dies ist das Einfachste, Billigste und Beste, was man tun kann, um eine große Entdeckung zu machen“, sagt Seager.
Venus-Sonde in der Größe eines Basketballkorbes
Die Sonde ist klein, wiegt nur ca. 20 Kilogramm und misst 38 Zentimeter im Durchmesser, etwas größer als ein Basketballkorb. Ihr kegelförmiges Design ist an der Vorderseite mit einem Hitzeschild versehen, der die Hauptlast der intensiven Hitze abfängt, die entsteht, wenn die Sonde – die vom Photon-Raumschiff vor der Ankunft freigesetzt wird – mit 40.000 Kilometern pro Stunde in die Venusatmosphäre eintritt.
Im Inneren der Sonde befindet sich ein einziges Instrument, das nur ein Kilogramm wiegt. Es gibt keine Kamera an Bord, die Bilder aufnehmen könnte, während die Sonde durch die Venuswolken stürzt – es fehlt schlicht die Funkleistung oder die Zeit, um viel zur Erde zurück zu senden. „Wir müssen mit den Daten, die wir zurücksenden, sehr, sehr sparsam umgehen“, sagt Beck.
Es geht den Forscherinnen und Forschern jedoch nicht um Bilder, sondern vielmehr um eine Nahaufnahme der Wolken der Venus. Dazu dient ein autofluoreszierendes Nephelometer, ein Gerät, das Tröpfchen in der Venusatmosphäre mit einem ultravioletten Laser bestrahlt, um die Zusammensetzung der Moleküle in ihnen zu bestimmen. Beim Abstieg der Sonde wird der Laser durch ein kleines Fenster nach außen strahlen. Er wird komplexe Moleküle – möglicherweise auch organische Verbindungen – in den Tröpfchen anregen, sodass sie fluoreszieren.
„Wir werden nach organischen Partikeln im Inneren der Wolkentröpfchen suchen“, sagt Seager. Eine solche Entdeckung wäre kein Beweis für Leben – organische Moleküle können auf eine Weise entstehen, die nichts mit biologischen Prozessen zu tun hat. Aber wenn sie gefunden würden, wäre das ein Schritt „in Richtung einer möglichen Bewohnbarkeit der Venus“, meint Seager.
Direkte Messungen in der Atmosphäre sind der einzige Weg nach den Arten von Leben zu suchen, von denen wir glauben, dass sie auf der Venus noch existieren könnten. Raumsonden in der Umlaufbahn können uns viel über die allgemeinen Merkmale des Planeten sagen, aber um ihn wirklich zu verstehen, müssen wir Sonden schicken, die ihn aus der Nähe untersuchen. Der Versuch des Rocket Lab und des MIT ist der erste, bei dem es um Leben geht, wenngleich die Sowjetunion und die USA bereits im 20. Jahrhundert Sonden zur Venus schickten.
Wenig Zeit in den Venuswolken
Die Mission wird nicht selbst nach Phosphin suchen, weil ein entsprechendes Instrument nicht in die Sonde passen würde, sagt Seager. Aber das könnte eine Aufgabe für die DAVINCI+-Mission der NASA sein, die im Jahr 2029 starten soll.
Die Rocket Lab-MIT-Mission wird nur kurz sein. Die Sonde wird nur fünf Minuten Zeit haben, um ihr Experiment in den Wolken der Venus durchzuführen und ihre Daten per Funk an die Erde zurückzusenden, während sie auf die Oberfläche stürzt. Falls die Sonde so lange durchhält, könnten unter den Wolken weitere Daten aufgenommen werden. Eine Stunde nach Eintritt in die Venusatmosphäre wird die Sonde auf dem Boden aufschlagen. Die Kommunikation wird wahrscheinlich schon vorher abreißen.
Jane Greaves, die die erste Studie über Phosphin auf der Venus leitete, sagt, sie freue sich auf die Mission: „Ich bin sehr aufgeregt.“ Und sie fügt hinzu, dass sie eine „große Chance“ hat, organisches Material zu entdecken, was „bedeuten könnte, dass es dort Leben gibt“.
Seager hofft, dass dies nur der Anfang ist. Ihr Team plant zukünftige Missionen zur Venus, die die Ergebnisse dieses ersten Einblicks in die Atmosphäre weiterverfolgen können. Eine Idee ist, Ballons in den Wolken zu platzieren, wie die sowjetischen Vega-Ballons in den 1980er Jahren, mit denen längere Untersuchungen durchgeführt werden könnten.
„Wir brauchen mehr Zeit in den Wolken“, sagt Seager – idealerweise mit etwas Größerem, das mehr Instrumente an Bord hat. „Eine Stunde würde ausreichen, um nach komplexen Molekülen zu suchen und nicht nur deren Abdruck zu sehen.“
Diese erste Mission könnte zeigen, welche Rolle private Unternehmen in der Planetenforschung spielen können. Während Agenturen wie die NASA weiterhin milliardenschwere Maschinen ins All schicken, können Rocket Lab und andere eine Nische für kleinere Fahrzeuge füllen, vielleicht als schnelle Reaktion auf Entdeckungen wie Phosphin auf der Venus.
Könnte dieser kleine, aber mächtige Versuch der erste sein, der Beweise für außerirdisches Leben im Universum findet? „Die Chancen sind gering“, sagt Beck. „Aber es ist einen Versuch wert.“
„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.
Electron and Photon are unlocking space beyond LEO for groundbreaking small sat science missions.🛰️🚀
Did we mention we're teaming up with @ProfSaraSeager for a Venus mission in search of life?
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
“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-basedcompany 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 – Eine kleine und Flinke Mission schon 2023 wäre super. Und danach natürlich mehr. Go Venus Life Finder!
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!
Künstlerische Darstellung möglicher Lebensformen in der Venus-Atmosphäre (Bild: J. Petkowska/MIT)
Auch weil sie nicht so gut erforscht wird, gibt uns die Venus Rätsel auf. Ungeklärte Anomalien könnten auf Lebensformen zurückgehen, sagt nun eine Hypothese.
Bisher nicht geklärte Anomalien in der Atmosphäre der Venus könnten durch simple Lebensformen erklärt werden, die sich in den Wolken der lebensfeindlichen Welt gewissermaßen einen eigenen Lebensraum schaffen. Das ist die Hypothese eines Forschungsteams, die jetzt der Fachwelt vorgestellt wird. Die vier berufen sich dabei auf einen möglichen Nachweis von Ammoniak in der Atmosphäre in den 1970er-Jahren.
Sollte es die Verbindung dort tatsächlich geben, gäbe es nach unserem Verständnis keinen chemischen Prozess auf dem Planeten, bei dem es entstehen könnte, schreiben sie. Stattdessen könnten Lebensformen das Gas produzieren, damit den Säuregehalt der Atmosphäre lokal verringern und kleine Regionen so lebenswert machen. Von der Erde seien solche Lebensformen bekannt, die extrem saure Umgebungen mit Ammoniak lebensfreundlich machen.
Ungeklärte Fragen zur Venus-Atmosphäre
Die Gruppe um William Bains vom Massachusetts Institute of Technology erklärt, dass die Atmosphäre der Venus in Teilen weiterhin ein Rätsel bleibe, mit einer Reihe von Anomalien. Dazu gehörten das unerwartete Vorhandensein von molekularem Sauerstoff, sowie schwer zu erklärende Verteilungen von Schwefeldioxid und Wasser. Ihre Hypothese würde nun all das erklären, versichern sie. Dazu nehmen sie an, dass ein möglicher Nachweis von Ammoniak durch die Sonden Venera 8 und Pioneer Venus bestätigt wird. Das Gas würde sich dann in Tropfen von Schwefelsäure lösen und den extremen Säuregehalt deutlich verringern. An einigen Stellen in der Atmosphäre könnte der pH-Wert von extrem lebensfeindlichen -11 auf etwa 0 steigen – immer noch sehr sauer, aber unter Umständen lebenswert.
„Ammoniak sollte es auf der Venus nicht geben“, erklärt Koautorin Sara Saeger. Dort sei einfach zu wenig Wasserstoff vorhanden. Jedes Gas, das nicht in den Kontext seiner Umgebung passe, sei aber automatisch verdächtig, von Leben zu stammen. Dass das Ammoniak – sollte es das Gas dort geben – von Leben stammt, sei die plausibelste Erklärung, erläutert das Team. Bei den effizientesten biologischen Prozessen zur Herstellung von Ammoniak entstehe auch molekularer Sauerstoff, dessen Vorhandensein sich erklären ließe. Auch die anderen Anomalien würden dadurch nachvollziehbar. Gleichzeitig sei aber ihre Hypothese nicht ohne schwierig zu erklärende Elemente, gestehen sie ein. So gebe es dort fast kein Wasser, aber alle uns bekannte Lebensformen bräuchten das. Ein Vorteil ihres Vorschlags sei aber, dass er vor Ort überprüft werden könnte. Dazu bräuchte es nur Sonden.
Die Hypothese zu möglichem Leben auf der Venus rückt einmal mehr in den Fokus, wie sträflich der innere Nachbarplanet der Erde in den vergangenen Jahren zugunsten des Mars vernachlässigt wurde. Während dort jede Menge Sonden kreisen und Rover unterwegs sind, wird die Venus aktuell nur von der japanischen Sonde Akatsuki aus dem Orbit erforscht. Venus Express der ESA hat bereits 2014 ihre Arbeit eingestellt. Im September 2020 hatten Berichte für Aufregung gesorgt, denen zufolge in der Atmosphäre der Venus Spuren eines Moleküls gefunden worden waren, das auf biologische Prozesse schließen lässt. Inzwischen ist das wieder vom Tisch, aber für Sonden vor Ort gebe es trotzdem jede Menge zu erforschen. Die Hypothese zu möglichen Lebensräumen in den Venuswolken ist nun im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences erschienen.
Könnten säureneutralisierende Lebensformen bewohnbare Nischen in den Wolken der Venus machen?
Eine neue Studie zeigt, dass es theoretisch möglich ist. Die Hypothese könnte bald mit geplanten Venus-Missionen getestet werden.
Eine neue Studie zeigt, dass es theoretisch möglich ist. Die Hypothese könnte bald mit geplanten Venus-Missionen getestet werden. Jennifer Chu | MIT Nachrichtenbüro Veröffentlichungsdatum: 20. Dezember 2021
Künstlerische Vorstellung der Luftbiosphäre in den Wolkenschichten der Venusatmosphäre. In diesem Bild befindet sich hypothetisches mikrobielles Leben in den Wolken der Venus in schützenden Wolkenpartikeln und wird von Winden um den Planeten getragen.
Es ist schwer, sich eine unwirtlichere Welt als unseren nächsten planetarischen Nachbarn vorzustellen. Mit einer kohlendioxiddichten Atmosphäre und einer Oberfläche, die heiß genug ist, um Blei zu schmelzen, ist die Venus eine verbrannte und erstickende Ödnis, in der das Leben, wie wir es kennen, nicht überleben könnte. Die Wolken des Planeten sind ähnlich feindselig und bedecken den Planeten mit Tröpfchen von Schwefelsäure, die ätzend genug sind, um ein Loch durch die menschliche Haut zu brennen.
Und doch unterstützt eine neue Studie die seit langem bestehende Idee, dass, wenn Leben existiert, es in den Wolken der Venus ein Zuhause finden könnte. Die Autoren der Studie vom MIT, der Cardiff University und der Cambridge University haben einen chemischen Weg identifiziert, durch den das Leben die saure Umgebung der Venus neutralisieren und eine sich selbst erhaltende, bewohnbare Tasche in den Wolken schaffen könnte.
In der Atmosphäre der Venus haben Wissenschaftler seit langem rätselhafte Anomalien beobachtet – chemische Signaturen, die schwer zu erklären sind, wie zum Beispiel geringe Sauerstoffkonzentrationen und nichtsphärische Partikel im Gegensatz zu den runden Tröpfchen von Schwefelsäure. Am rätselhaftesten ist vielleicht die Anwesenheit von Ammoniak, einem Gas, das in den 1970er Jahren versuchsweise entdeckt wurde und das nach allen Berichten nicht durch einen auf der Venus bekannten chemischen Prozess hergestellt werden sollte.
In ihrer neuen Studie modellierten die Forscher eine Reihe chemischer Prozesse, um zu zeigen, dass, wenn Ammoniak tatsächlich vorhanden ist, das Gas eine Kaskade chemischer Reaktionen auslösen würde, die umgebende Schwefelsäuretröpfchen neutralisieren und auch die meisten der beobachteten Anomalien erklären könnten Die Wolken der Venus. Was die Ammoniakquelle selbst betrifft, so schlagen die Autoren vor, dass die plausibelste Erklärung biologischen Ursprungs ist und nicht eine nichtbiologische Quelle wie Blitze oder Vulkanausbrüche.
Wie sie in ihrer Studie schreiben, deutet die Chemie darauf hin, dass „das Leben seine eigene Umgebung auf der Venus schaffen könnte“.
Diese verlockende neue Hypothese ist überprüfbar, und die Forscher stellen eine Liste chemischer Signaturen für zukünftige Missionen zur Messung in den Venuswolken zur Verfügung, um ihre Idee entweder zu bestätigen oder zu widerlegen.
„Kein Leben, von dem wir wissen, dass es in den Venuströpfchen überleben könnte“, sagt die Mitautorin der Studie, Sara Seager, Professorin für Planetenwissenschaften der Klasse von 1941 am Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) des MIT. „Aber der Punkt ist, dass vielleicht etwas Leben da ist und seine Umgebung so verändert, dass es lebenswert ist.“
Zu den Co-Autoren der Studie gehören Janusz Petkowski, William Bains und Paul Rimmer, die mit dem MIT, der Cardiff University und der Cambridge University verbunden sind.
Lebensverdächtig
„Life on Venus“ war letztes Jahr ein Trend, als Wissenschaftler wie Seager und ihre Co-Autoren über den Nachweis von Phosphin in den Wolken des Planeten berichteten. Auf der Erde ist Phosphin ein Gas, das hauptsächlich durch biologische Wechselwirkungen produziert wird. Die Entdeckung von Phosphin auf der Venus lässt Raum für die Möglichkeit des Lebens. Seitdem ist die Entdeckung jedoch vielfach umstritten.
„Der Phosphin-Nachweis wurde unglaublich umstritten“, sagt Seager. „Aber Phosphin war wie ein Tor, und es gab dieses Wiederaufleben bei den Leuten, die die Venus studierten.“
Inspiriert, genauer hinzusehen, begann Rimmer, Daten vergangener Missionen zur Venus zu durchsuchen. In diesen Daten identifizierte er Anomalien oder chemische Signaturen in den Wolken, die seit Jahrzehnten unerklärt waren. Außer dem Vorhandensein von Sauerstoff und nichtsphärischen Partikeln umfassten die Anomalien unerwartete Mengen an Wasserdampf und Schwefeldioxid.
Rimmer schlug vor, dass die Anomalien durch Staub erklärt werden könnten. Er argumentierte, dass Mineralien, die von der Venusoberfläche und in die Wolken geschwemmt wurden, mit Schwefelsäure interagieren könnten, um einige, wenn auch nicht alle, der beobachteten Anomalien zu erzeugen. Er zeigte, dass die Chemie überprüft wurde, aber die physikalischen Voraussetzungen waren nicht machbar: Eine riesige Menge Staub müsste in die Wolken aufgewirbelt werden, um die beobachteten Anomalien zu erzeugen.
Seager und ihre Kollegen fragten sich, ob die Anomalien durch Ammoniak erklärt werden könnten. In den 1970er Jahren wurde das Gas von den Sonden Venera 8 und Pioneer Venus versuchsweise in den Wolken des Planeten entdeckt. Die Anwesenheit von Ammoniak oder NH 3 war ein ungelöstes Rätsel.
„Ammoniak sollte nicht auf der Venus sein“, sagt Seager. „Es ist Wasserstoff daran gebunden, und es gibt sehr wenig Wasserstoff. Jedes Gas, das nicht in seine Umgebung gehört, ist automatisch verdächtig, vom Leben gemacht zu werden.“
Bewohnbare Wolken
Wenn das Team davon ausgehen würde, dass Leben die Quelle von Ammoniak ist, könnte dies die anderen Anomalien in den Venuswolken erklären? Auf der Suche nach einer Antwort modellierten die Forscher eine Reihe chemischer Prozesse.
Sie fanden heraus, dass, wenn das Leben auf die effizienteste Weise Ammoniak produzieren würde, die damit verbundenen chemischen Reaktionen auf natürliche Weise Sauerstoff liefern würden. Einmal in den Wolken vorhanden, würde sich Ammoniak in Schwefelsäuretröpfchen auflösen und die Säure effektiv neutralisieren, um die Tröpfchen relativ bewohnbar zu machen. Das Einbringen von Ammoniak in die Tröpfchen würde ihre vormals runde, flüssige Form in eine eher nichtkugelige, salzartige Aufschlämmung verwandeln. Sobald sich Ammoniak in Schwefelsäure aufgelöst hat, würde die Reaktion auch das umgebende Schwefeldioxid lösen.
Das Vorhandensein von Ammoniak könnte dann tatsächlich die meisten der großen Anomalien erklären, die in den Venuswolken zu sehen sind. Die Forscher zeigen auch, dass Quellen wie Blitze, Vulkanausbrüche und sogar ein Meteoriteneinschlag chemisch nicht die Menge an Ammoniak produzieren können, die zur Erklärung der Anomalien erforderlich ist. Das Leben jedoch könnte.
Tatsächlich stellt das Team fest, dass es Lebensformen auf der Erde gibt – insbesondere in unseren eigenen Mägen – die Ammoniak produzieren, um eine ansonsten stark saure Umgebung zu neutralisieren und bewohnbar zu machen.
„Es gibt sehr saure Umgebungen auf der Erde, in denen Leben lebt, aber es ist nichts mit der Umgebung auf der Venus zu vergleichen – es sei denn, das Leben neutralisiert einige dieser Tröpfchen“, sagt Seager.
Wissenschaftler haben möglicherweise die Möglichkeit, in den nächsten Jahren mit den Venus Life Finder Missions, einer Reihe von vorgeschlagenen privat finanzierten Missionen, bei denen Seager der Hauptforscher ist und die die Entsendung von Raumfahrzeugen planen, das Vorhandensein von Ammoniak und Lebenszeichen zu überprüfen zur Venus , um ihre Wolken auf Ammoniak und andere Lebenszeichen zu messen.
„Die Venus hat anhaltende, unerklärliche atmosphärische Anomalien, die unglaublich sind“, sagt Seager. „Es lässt Raum für die Möglichkeit des Lebens.“
Diese Forschung wurde teilweise von der Simons Foundation, der Change Happens Foundation und den Breakthrough Initiatives unterstützt.
Die Venus ist zwar nicht das Ziel der Forschungssonde „BepiColombo“. Doch sie fliegt am 15. Oktober in nur 10.000 Kilometer Entfernung an diesem Planeten vorbei.
„Ein bisschen Science im Vorbeiflug“ sei das, sagt Johannes Benkhoff vom Esa-Forschungszentrum ESTEC im niederländischen Noordwijk. Er ist Projektwissenschaftler der Merkurmission.
Während des Vorbeiflugs sind mehrere Instrumente und Sensoren an den beiden Wissenschaftsorbitern, aus denen die Mission besteht – dem Mercury Planetary Orbiter (MPO) und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) – eingeschaltet.
Das Mercury Transfer Module (MTM) bietet zwei Möglichkeiten, Venus mit zwei seiner Überwachungskameras oder M-CAMs vor, während und kurz nach dem nächsten Anflug aufzunehmen.
Phosphin in der Venus-Atmosphäre?
Mit an Bord: Das DLR-Spektrometer „Mertis“. ,Mertis‘ ist für den Merkur konzipiert“, sagt Benkhoff, „aber wenn wir es beim Vorbeiflug an der Venus nutzen, dann schaut es sich eben die Wolkendecke an.“
Mithilfe von „Mertis“ könnte die Existenz von Phosphin in der Venusatmosphäre bestätigt werden. Auf der Erde entsteht diese Substanz fast ausschließlich bei organischen Prozessen.
BepiColombo hat eine geringe Chance, das Gas in einem Vorbeiflug im Oktober zu erkennen, und eine bessere Chance im nächsten August mit seinem Infrarotinstrument.
Remember our mission is designed for studying atmosphere-free Mercury! But we will have some science instruments on during the #Venus flyby, although it will be extremely challenging to make such a measurement. It will also take a while to analyse the data, weeks or maybe months!
„Wie lange würde es dauern, bis Sie wissen, ob Sie den Nachweis von Phosphin in der Atmosphäre der Venus überprüfen können“ „Obwohl es äußerst schwierig sein wird, eine solche Messung durchzuführen. Es wird auch eine Weile dauern, um die Daten zu analysieren, Wochen oder vielleicht Monate!“
Die Experimente auf „BepiColombo“ werden zwei Tage vor und zwei Tage nach der größten Annäherung an die Venus am kommenden Donnerstag, 15. Oktober, eingeschaltet sein.
Es geht um die Temperatur und die Dichte der dicken Venusatmosphäre, um die chemische Zusammensetzung und das Magnetfeld in der Umgebung des Planeten. Manche dieser Phänomene wurden zuletzt von der russischen Sonde Venera 15 gemessen – vor fast vierzig Jahren!
only 2.2Mio km to #Venus for @BepiColombo – 30 hours until @MERTISonBepi will start to observe at a distance of 1.34 Mio km .. at that distance #Venus will look almost like an #exoplanet to our instrument
Jörn Helbert, of the German Aerospace Centre (DLR), a co-principle investigator of MERTIS. Venus-FlyBy: Frühstens an Dienstag nimmt das Instrument „Mertis“ den Wissenschaftlichen Betrieb auf.
We can measure temperatures in the atmosphere, look at cloud particles and try to measure SO2 which is an indicator for volcanism on Venus… and of course is is a good checkout for our instrument
Erst kurz vor Fertigstellung der Sonde war den Ingenieuren eingefallen, dass sie ja das Venusrendezvous vielleicht mit Kameras filmen könnten, die auf dem Transfermodul befestigt wären. So wurden dort schnell noch einige Schwarz-Weiß-Kameras eingebaut.
Yes, we plan to take photos with @ESA_MTM's selfie-cams. Fingers crossed they work out and we'll have something nice to share with you 😬
Zum Beispiel gelang es dem Quecksilberradiometer und dem thermischen Infrarotspektrometer (MERTIS), einem neuartigen Instrument zur Untersuchung der Oberflächenzusammensetzung von Himmelsobjekten, Messungen des Mondes während des Vorbeiflugs auf der Erde durchzuführen. Die Oberfläche des Mondes ist jedoch viel kälter als die Oberfläche von Merkur, was die Beobachtungen besonders schwierig machte.
Die ersten Messungen der Mondoberfläche im thermischen Infrarotspektrum, die mit dem Mercury Radiometer und dem Thermal Infrared Spectrometer (MERTIS) an Bord der europäischen / japanischen BepiColombo-Mission durchgeführt wurden. Bildnachweis: DLR und Westfälische Wilhelms Universität Münster
“ Wir haben uns etwas angesehen, das am heißesten etwa 100 ° C haben kann, während wir MERTIS dazu gebracht haben, Quecksilber zu untersuchen, das über 400 ° C haben kann „, sagt Jörn Helbert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), einem Co-Mitarbeiter Hauptermittler von MERTIS. “ Außerdem werden wir Merkur aus einer Entfernung von weniger als 1000 km betrachten, während der Mond während des Vorbeiflugs 700 000 km entfernt war. „
Darüber hinaus betrachtete MERTIS den Mond über seinen Nebenhafen und nicht über den Haupthafen, der derzeit vom MTM abgedeckt wird. Trotzdem hat das Instrument einen eindeutigen Datensatz erfasst.
“ Niemand hat den Mond zuvor in diesem Spektralbereich vom Weltraum aus beobachtet“, sagt Jörn. „Es ist der erste Datensatz dieser Art und mindestens so gut, wie wir es uns erhofft hatten. „
NÄCHSTER HALT VENUS
Die Ergebnisse sind ermutigend für die bevorstehenden zwei Vorbeiflüge der Venus, eines Planeten, der seit dem Ende der Venus Express-Mission im Jahr 2015 nicht mehr von einem europäischen Raumschiff besucht wurde und derzeit nur von einer japanischen Mission namens Akatsuki umkreist wird.
BepiColombo bei der Venus. Bildnachweis: ESA / ATG medialab
“ Jetzt, da wir wissen, wozu dieses innovative Instrument in der Lage ist, können wir uns darauf konzentrieren, während der beiden Vorbeiflüge der Venus so viel wie möglich herauszuholen „, sagt Johannes. “ Gleiches gilt für die anderen Instrumente. Dadurch können wir das wissenschaftliche Potenzial der gesamten Mission auf eine Weise maximieren, die wir bei der Entwicklung nicht unbedingt vorausgesehen haben. „
BepiColombo wird am 15. Oktober zum ersten Mal in einer Entfernung von etwa 10 630 km an der Venus vorbeifahren. Der zweite Vorbeiflug des Raumschiffs auf dem Planeten im August 2021 wird ihn etwa 550 km von der Venusoberfläche entfernt näher bringen als die Umlaufbahn von Akatsuki.
“ Es gibt Instrumente, darunter MERTIS und das Ultraviolett-Spektroskop PHEBUS, mit denen Messungen an der Venus durchgeführt werden können, die wir mit keiner früheren Mission durchführen konnten „, sagt Jörn. “ Wir werden in der Lage sein, viele Daten über die dichte Atmosphäre der Venus zu erhalten, die denen der sowjetischen Missionen Venera 15 und 16 in den 1980er Jahren ähneln werden. Dies wird einen einzigartigen Vergleich liefern. „
Ich freue mich sehr auf den Venus-Fly-By. Mal schauen was und BepiColompo über die Venus erzählt. Auch wenn die Chance aufgrund der Entfernung gering ist Phosphin nachzuweisen könnten aktuelle Messergebnisse eine Venus-Mission neue anreize geben. Eine gute Chance Phosphin nachzuweisen wird wohl der 10 August 2021 beim nächsten Venus-FlyBy aus 552 km Entfernung sein. Aber die erste Chanche für eine Messung aus 10.000 Km Entfernung ist ja auch nicht schlecht. Hey, man hat zwei Versuche – das ist doch was gutes.
Die Sonde nutzt auf ihrer Reise zum innersten Planeten die Anziehungskraft der Venus für Bahn- und Geschwindigkeitsänderung.
Auch wenn der Phosphin (Biomarker) nachweiß nicht auf Anhieb gelingt wird es ein interessanter und spannender Venus-Vorbeiflug. Schön ist das es da was auf der Venus gibt was Wissenschaftler sich nicht erklären können, ich mag sowas – Spannung Pur!
Christian Dauck
Bei ihrem zweiten von insgesamt neun Swing-By-Manövern wird sich die Doppelraumsonde BepiColombo am 15. Oktober um 05.57 MESZ der Venus auf 10.663 Kilometer nähern. Illustr.: ESA/ATG medialab
Graz – Im Dezember 2025 soll die europäisch-japanische Sonde BepiColombo ihr Ziel, den Planeten Merkur, erreichen. Auf dem beschwerlichen Weg dorthin braucht es allerdings insgesamt neun Swing-By-Manöver bei anderen Planeten. Das zweite dieser Manöver steht nun unmittelbar bevor: Nachdem sich BepiColombo im vergangenen März an der Erde Schwung geholt hatte, wird sich die Sonde Mitte Oktober der Venus annähern. Die Forscher vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) warten gespannt auf die Daten, die die drei Messgeräte der Mission, an denen sie führend beteiligt waren, sammeln werden.about:blank
Spannung vor der Venus-Annäherung
Am 15. Oktober in den frühen Morgenstunden wird sich der Instrumententräger mit seinen beiden Satelliten MPO und MMO an Bord dem Planeten Venus auf 10.663 Kilometer annähern, um die Geschwindigkeit und Flugbahn in Richtung Merkur anzupassen. Die Venus ist ähnlich groß wie die Erde und jener Planet, der auf seiner Umlaufbahn der Erde mit einem minimalen Abstand von 38 Millionen Kilometern am nächsten kommt.
Mehrere Instrumente an Bord der Satelliten können auch schon bei Venus eingesetzt werden. Das Grazer IWF ist an den Magnetfeldmessgeräten (MMO-MGF und MPO-MAG) auf beiden Raumsonden beteiligt. Sie sind während der rund fünftägigen Venus-Kampagne durchgehend eingeschaltet. Aus Sicht von IWF-Wissenschafter Martin Volwerk verspricht die Flugbahn während des ersten Venus-Vorbeiflugs interessante Daten hinsichtlich der magnetischen Aktivität rund um den Planeten, auf dem Temperaturen bis zu 500 Grad herrschen.
3D-Modell des Magnetometers MMO-MGF. Illustr.: Esa
Magnetfeld im Visier
„Wir können beobachten, wie sich die Aktivität des Magnetfeldes verändert, während sich BepiColombo dem Planeten nähert und sich dann wieder von ihm in kaum erforschte Magnetschweif-Regionen entfernt,“ hoffte Volwerk. Das Magnetometer auf dem japanischen Orbiter (MMO-MGF) wurde unter der Federführung des IWF in Kooperation mit dem japanischen Weltraumforschungsinstitut (ISAS/JAXA) und der TU Braunschweig entwickelt und gebaut.
Die Ionen-Kamera (PICAM) ist ein Massenspektrometer für Ionen. Es konzentriert sich auf Messungen in Regionen, in denen ein ausreichender Ionenfluss und damit eine verwertbare Signalstärke zu erwarten ist. „Wir konnten im Vorfeld die Betriebssoftware unseres Sensors an Bord der europäischen Raumsonde aktualisieren. In dieses Update sind direkt Erkenntnisse aus dem Earth-Flyby eingeflossen und wir gehen davon aus, dass sich das sehr positiv auf die Messergebnisse auswirken wird“, erklärt Harald Jeszenszky vom Grazer PICAM-Team. PICAM wird ungefähr 28 Stunden in Betrieb sein.
Die Ionen-Kamera PICAM.
Test für die Merkur-Mission
Die Signallaufzeit zwischen den Bodenstationen auf der Erde und der im Oktober 2018 gestarteten Raumsonde beträgt mittlerweile über neun Minuten. Das macht den Venus-Vorbeiflug zu einem ersten echten Test unter jenen Bedingungen, die ab 2026 bei dem noch am wenigsten erforschten Planeten Merkur herrschen werden. Zuvor muss die Sonde aber noch ein weiteres Mal an der Venus und weitere sechs Mal am Merkur vorbei fliegen, um den Schub zu drosseln um schließlich in die richtige Umlaufbahn einzuschwenken.about:blank
An der Mission zum Planeten Merkur sind sowohl die Europäische Weltraumbehörde (ESA) als auch die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) beteiligt. Die beiden Module werden den Planeten von einander ergänzenden Umlaufbahnen aus beobachten. Insgesamt tragen sie mehr als ein Dutzend Messinstrumente. Merkur zählt – aufgrund seiner Nähe zur Sonne – zu den am wenigsten erforschten Planeten im inneren Sonnensystem. Vor BepiColombo hat es mit Mariner 10 in den Jahren 1974 und 1975 sowie dem Messenger-Orbiter von 2011 bis 2015 erst zwei erfolgreiche Merkur-Missionen gegeben. (red, APA, 7.10.2020)
Nach den Instrumententests, die während des Vorbeiflugs am 10. April 2020 durchgeführt wurden, wird der erste Venus-Vorbeiflug die erste Gelegenheit sein, Instrumente für wissenschaftliche Zwecke in einer planetarischen Umgebung einzusetzen.
Der Vorbeiflug an der Venus findet am 15. Oktober 2020 , fast zwei Jahre nach dem Start, um 03:58:31 UTC (Closest Approach, CA) statt.
Wie Abbildung 1 zeigt, wird sich BepiColombo von Tag auf den Planeten nähern und – angesichts der rückläufigen Rotation der Venus – fast zum Zeitpunkt der Überquerung des Bugschocks auf der Abendseite am nächsten kommen.
Die minimale Höhenentfernung vom Zentrum des Planeten beträgt 16771,5 km (das entspricht 10720,5 km über der Planetenoberfläche). Die Entfernung von der Erde beträgt 1,16 AE und von der Sonne 0,71 AE.
Die scheinbare Winkelgröße des Planeten bei nächster Annäherung beträgt etwa 42 °.
Daher wird der Vorbeiflug in einer Höhe über der Oberfläche von ungefähr 2 Venusradien stattfinden, und es wird erwartet, dass das Raumschiff den Bugschock ungefähr zur CA-Zeit überquert; Die Ionopause wird stattdessen später, wenn sie sich zum ersten Mal im Heckbereich befindet, bei <10 RV (Eingang) und ein zweites Mal viel später (Ausgang) überschritten. Das Verlassen des Bugschocks wird voraussichtlich noch später erfolgen.
Die Flyby # 1-Konfiguration ist sowohl für atmosphärische als auch für ionosphärische / magnetosphärische Untersuchungen der Venus-Umgebung optimal.
Die Raumsonde wird die Venus im zufälligen Vorbeiflug nach Leben durchsuchen
Es ist ein Märchenbuch, das über die Kultur hinausgeht: Sie ist ein giftiger Hölleneintopf mit einer Oberflächentemperatur, die Blei schmelzen könnte. Er ist ein halb europäischer, halb japanischer Satellit auf dem Weg zu einem anderen Ort. Trotz der Versprechungen, die er gemacht hat, trotz seiner früheren Gefühle, fühlt sich „irgendwo anders“ plötzlich sehr weit weg. Zusammen könnten sie Verbrechen bekämpfen , um die Existenz von Leben – oder zumindest Phosphin – in der Atmosphäre der Venus zu beweisen.
Vor ein paar Tagen wurde bekannt, dass Phosphin in der Atmosphäre der Venus nachgewiesen wurde (nur für den Fall, dass Sie dieses Bit verpasst haben). Phosphin ist eine ungewöhnliche chemische Signatur, die auf der Venus nachgewiesen werden kann, da es auf der Erde nur auf zwei Arten hergestellt wird: durch künstliche chemische Reaktionen und durch Zerfall organischer Stoffe. Außerhalb des Planeten kennen wir nur eine andere Quelle: Tief im Inneren von Gasriesen.
Es gibt einen deutlichen Mangel an Menschen, die auf unserem Schwesterplaneten fortschrittliche chemische Verfahrenstechnik betreiben, was die Nummer 1 zu sein scheint. Wie Sie wahrscheinlich wissen, ist die Venus auch kein Gasriese. Das Vorhandensein von zerfallender organischer Substanz auf der Oberfläche erscheint ebenfalls unwahrscheinlich, da die Atmosphäre der Venus so dicht ist, dass es keine Asteroidenkrater gibt, die kleiner als 3 km sind. Eingehende Objekte mit einem Durchmesser von weniger als 50 m verbrennen, bevor sie den Boden erreichen. Der atmosphärische Druck der Venus ist so hoch, dass Arten von Lavaströmen entstehen, die auf der Erde nicht zu sehen sind: sogenannte „Pfannkuchen-Kuppeln“. Werfen Sie die milden Temperaturen von 471 ° C ein, und die Oberfläche ist nicht das, was Sie als „freundlich“ zum Leben bezeichnen würden. Kurz gesagt, wir haben keine gute Erklärung dafür, woher das Phosphin kommen könnte, oder sogar eine Bestätigung, dass es überhaupt existiert.
Aber hier könnte BepiColombo in der Lage sein, der Welt einen Gefallen zu tun. Die an Quecksilber gebundene Sonde wird am 15. Oktober 2020 an der Venus vorbeischleudern. Wenn sie zum ersten Mal vorbeifliegt, ist sie mit 10.663 km über der Oberfläche ziemlich weit entfernt. Im August 2021 wird BepiColombo jedoch viel näher sein – bis zu 550 km.
Auf BepiColombo gibt es ein Instrument namens MERTIS (Mercury Radiometer und Thermal Infrared Spectrometer). Es wurde entwickelt, um die Oberflächenzusammensetzung von Quecksilber zu untersuchen, indem der Gehalt des von der Oberfläche reflektierten Lichts gemessen wird. Theoretisch könnte BepiColombo dieses Instrument verwenden, um in der Venusatmosphäre nach Phosphin zu suchen.
„Es gibt tatsächlich etwas im Spektralbereich von MERTIS“, sagt Jörn Helbert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Co-Leiter des MERTIS-Instruments. „Wir sehen jetzt, ob unsere Sensibilität gut genug ist, um Beobachtungen zu machen.“
Der zweite Vorbeiflug im nächsten Jahr wird voraussichtlich eine viel bessere Chance haben, Phosphin nachzuweisen als der erste. „Wir könnten möglicherweise Phosphin nachweisen“, sagte Johannes Benkhoff von der ESA, BepiColombos Projektwissenschaftler, gegenüber Forbes. „Aber wir wissen nicht, ob unser Instrument empfindlich genug ist.“
Laut den Wissenschaftlern wird dieser Nachweisversuch an der Grenze dessen liegen, wofür MERTIS entwickelt wurde, was bedeutet, dass selbst ein negatives Ergebnis nicht unbedingt bedeutet, dass Phosphin nicht vorhanden ist. BepiColombo ist jedoch das einzige Raumschiff in der Region, das ausgerüstet ist, um nach Phosphin zu suchen, und dies vor jeder Sonde, die wir von der Erde aus starten könnten.
Wenn BepiColombo nachweist, dass sich Phosphin in der Venusatmosphäre befindet, würde dies nicht automatisch bedeuten, dass das Phosphin aus einer organischen Quelle stammt. Aber es wäre eine Bestätigung dafür, dass eine chemische Reaktion, die wir nicht leicht erklären können, an einem Ort stattfindet, an dem sie nicht sein sollte. Wenn sich herausstellt, dass die Ursache das Ergebnis eines bisher unbekannten chemischen Prozesses ist – möglicherweise eines, der nur in der Umgebung der Venus vorkommt -, wäre das aufregend. Wenn sich herausstellen würde, dass es durch irgendeine Art von Leben verursacht wurde, würde dies bedeuten, dass wir nicht allein im Universum waren.
Die Chancen, dass wir mikroskopisch kleines Leben in den Wolken der Venus finden, sind gering, aber nicht Null. Viele Augen werden auf BepiColombo trainiert, wenn es im Oktober an der Venus vorbeischießt und am 10. August 2021 wieder zurückkehrt.
In A Complete Fluke, A European Spacecraft Is About To Fly Past Venus – And Could Look For Signs Of Life
Earlier this week, scientists announced the discovery of phosphine on Venus, a potential signature of life. Now, in an amazing coincidence, a European and Japanese spacecraft is about to fly past the planet – and could confirm the discovery.
BEPICOLOMBO verabschiedet sich von der Erde und fliegt Richtung Merkur.
Der Hype um die Meldung ist real, kann ich als Fan der Astrobiologie natürlich verstehen. Ein versuch mit Bepicolompo ist natürlich Phantastisch und ein Versuch wert. Natürlich bin ich von der Meldung total begeistert aber mit dem wissen das die Instrumente dafür nicht bzw. nicht für den Nachweiß von Phosphin gebaut wurden.
Es zu versuchen ist aber richtig, man sollte jede Chance nutzen. So sehe ich das als Fan der Astrobiologie.
Christian Dauck
SCOOP
In a complete coincidence, a European and Japanese spacecraft is about to fly past Venus in a matter of weeks.
And, excitingly, the team is going to try and confirm the presence of phosphine, a possible indicator of life.
BepiColombo is just weeks away from its first of two Venus flybys. ESA/ATG MEDIALAB
On Monday, September 14, a team of scientists said they had found evidence for phosphine in the atmosphere of Venus. The region in which it was found, about 50 kilometers above the surface, is outside the harsh conditions on the Venusian surface, and could be a habitat for airborne microbes.
To find out for sure, we will need to send a mission into the Venusian atmosphere to look for such life. Several proposals are on the table, with the closest being a spacecraft from the U.S. company Rocket Lab that could send a probe into the atmosphere as soon as 2023.
As far as we know, the phosphine in the atmosphere of Venus could have been produced by life, although it’s possible it could also be produced by an unknown non-biological process. Before missions start launching to Venus to find out, however, scientists will want to know for sure if phosphine is really present.
And as luck would have it, a joint mission comprising two spacecraft – one from the European Space Agency (ESA) and the other from the Japanese space agency (JAXA) – is about to fly past Venus that could tell us for sure.
BepiColombo, launched in 2018, is on its way to enter orbit around Mercury, the innermost planet of the Solar System. But to achieve that it plans to use two flybys of Venus to slow itself down, one on October 15, 2020, and another on August 10, 2021.
BepiColombo launched on October 19, 2018. AFP VIA GETTY IMAGES
The teams running the spacecraft already had plans to observe Venus during the flyby. But now, based on this detection of phosphine from telescopes on Earth, they are now planning to use both of these flybys to look for phosphine using an instrument on the spacecraft.
The @ESA/@JAXA_en Mercury mission @BepiColombo, for which the UK provided propulsion systems and a key observing instrument, might be able to confirm the presence of #phosphine in Venus' atmosphere as it swings past. 🛰️
“We possibly could detect phosphine,” says ESA’s Johannes Benkhoff, BepiColombo’s Project Scientist. “But we do not know if our instrument is sensitive enough.”
The instrument on the European side of the mission, called MERTIS (MErcury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer), is designed to study the composition of the surface of Mercury. However, the team believe they can also use it to study the atmospheric composition of Venus during both flybys.
On this first flyby, the spacecraft will get no closer than 10,000 kilometers from Venus. That’s very far, but potentially still close enough to make a detection.
“There actually is something in the spectral range of MERTIS,” says Jörn Helbert from the German Aerospace Center, co-lead on the MERTIS instrument. “So we are now seeing if our sensitivity is good enough to do observations.”
Phosphine could be a biosignature of life in the Venusian atmosphere. NASA/JPL-CALTECH/PETER RUBIN
As this first flyby is only weeks away, however, the observation campaign of the spacecraft is already set in stone, making the chance of a discovery slim. More promising is the second flyby next year, which will not only give the team more time to prepare, but also approach just 550 kilometers from Venus.
“[On the first flyby] we have to get very, very lucky,” says Helbert . “On the second one, we only have to get very lucky. But it’s really at the limit of what we can do.”
If a detection can be made, it would provide independent verification of the presence of phosphine in the atmosphere of Venus. And for future missions planning to visit the planet, which alongside Rocket Lab’s mission includes potential spacecraft from NASA, India, Russia, and Europe, that could be vital information.
Even if the first flyby is unsuccessful in detecting phosphine, the team plan to use lessons learned to revise their observations for the second flyby. And it just might be that this mission, in a happy coincedence, could contribute to a major scientific discovery before it even reaches its intended target.
“It’s kind of perfect timing,” says Helbert . “Now [the flyby] is even more exciting.”
Orginalmeldung mit Google übersetzt:
In einem kompletten Zufall fliegt ein europäisches Raumschiff an der Venus vorbei – und könnte nach Lebenszeichen suchen
BepiColombo ist nur wenige Wochen von seinem ersten von zwei Venus-Vorbeiflügen entfernt. ESA / ATG MEDIALAB
Anfang dieser Woche kündigten Wissenschaftler die Entdeckung von Phosphin auf der Venus an, einer möglichen Signatur des Lebens. Nun ist es ein erstaunlicher Zufall, dass ein europäisches und japanisches Raumschiff am Planeten vorbeifliegen wird – und könnte die Entdeckung bestätigen.
Am Montag, dem 14. September, sagte ein Team von Wissenschaftlern, sie hätten Hinweise auf Phosphin in der Atmosphäre der Venus gefunden . Die Region, in der es gefunden wurde, etwa 50 Kilometer über der Oberfläche, befindet sich außerhalb der rauen Bedingungen auf der venusianischen Oberfläche und könnte ein Lebensraum für Mikroben in der Luft sein.
Um sicher zu sein, müssen wir eine Mission in die venusianische Atmosphäre schicken, um nach einem solchen Leben zu suchen. Es liegen mehrere Vorschläge vor, von denen das nächste ein Raumschiff der US-amerikanischen Firma Rocket Lab ist , das bereits 2023 eine Sonde in die Atmosphäre schicken könnte.
Soweit wir wissen, könnte das Phosphin in der Atmosphäre der Venus durch das Leben produziert worden sein, obwohl es möglicherweise auch durch einen unbekannten nicht-biologischen Prozess produziert werden könnte. Bevor Missionen zur Venus starten, um dies herauszufinden, sollten Wissenschaftler jedoch sicher wissen, ob Phosphin wirklich vorhanden ist.
Und wie es das Glück wollte, fliegt eine gemeinsame Mission aus zwei Raumfahrzeugen – eines von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und das andere von der japanischen Weltraumagentur (JAXA) – an der Venus vorbei, die uns sicher sagen könnte.
BepiColombo, das 2018 gestartet wurde, ist auf dem Weg in die Umlaufbahn um Merkur , den innersten Planeten des Sonnensystems. Um dies zu erreichen, ist geplant, zwei Vorbeiflüge der Venus zu verwenden, um sich zu verlangsamen, einen am 15. Oktober 2020 und einen am 10. August 2021.
BepiColombo wurde am 19. Oktober 2018 gestartet. AFP ÜBER GETTY IMAGES
Die Teams, die das Raumschiff betreiben, hatten bereits Pläne, die Venus während des Vorbeiflugs zu beobachten . Basierend auf diesem Nachweis von Phosphin aus Teleskopen auf der Erde planen sie nun, beide Vorbeiflüge zu verwenden, um mithilfe eines Instruments am Raumschiff nach Phosphin zu suchen.
„Wir könnten möglicherweise Phosphin nachweisen“, sagt Johannes Benkhoff von der ESA, Projektwissenschaftler von BepiColombo. „Aber wir wissen nicht, ob unser Instrument empfindlich genug ist.“
Das Instrument auf europäischer Seite der Mission, MERTIS (MErcury Radiometer und Thermal Infrared Spectrometer), soll die Zusammensetzung der Oberfläche von Quecksilber untersuchen. Das Team glaubt jedoch, dass es damit auch die atmosphärische Zusammensetzung der Venus während beider Vorbeiflüge untersuchen kann.
Bei diesem ersten Vorbeiflug wird das Raumschiff nicht näher als 10.000 Kilometer von der Venus entfernt sein. Das ist sehr weit, aber möglicherweise immer noch nah genug, um eine Erkennung durchzuführen.
„Es gibt tatsächlich etwas im Spektralbereich von MERTIS“, sagt Jörn Helbert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Co-Leiter des MERTIS-Instruments. „Wir sehen jetzt, ob unsere Sensibilität gut genug ist, um Beobachtungen zu machen.“
Phosphin könnte eine Biosignatur des Lebens in der venusianischen Atmosphäre sein. NASA / JPL-CALTECH / PETER RUBIN
Da dieser erste Vorbeiflug jedoch nur noch wenige Wochen entfernt ist, ist die Beobachtungskampagne des Raumfahrzeugs bereits in Stein gemeißelt, wodurch die Chance auf eine Entdeckung gering ist. Vielversprechender ist der zweite Vorbeiflug im nächsten Jahr, bei dem das Team nicht nur mehr Zeit für die Vorbereitung hat, sondern sich auch nur 550 Kilometer von der Venus entfernt nähert.
„[Beim ersten Vorbeiflug] müssen wir sehr, sehr viel Glück haben“, sagt Helbert. „Beim zweiten müssen wir nur sehr viel Glück haben. Aber es ist wirklich an der Grenze dessen, was wir tun können. “
Wenn ein Nachweis durchgeführt werden kann, würde dies eine unabhängige Überprüfung des Vorhandenseins von Phosphin in der Atmosphäre der Venus ermöglichen. Und für zukünftige Missionen, die planen, den Planeten zu besuchen, der neben der Mission von Rocket Lab potenzielle Raumschiffe der NASA, Indiens, Russlands und Europas umfasst, könnten dies wichtige Informationen sein.
Selbst wenn der erste Vorbeiflug beim Nachweis von Phosphin nicht erfolgreich ist, plant das Team, die gewonnenen Erkenntnisse zu nutzen, um die Beobachtungen für den zweiten Vorbeiflug zu überarbeiten. Und es könnte sein, dass diese Mission in einem glücklichen Zufall zu einer wichtigen wissenschaftlichen Entdeckung beitragen könnte, bevor sie überhaupt ihr beabsichtigtes Ziel erreicht.
„Es ist eine Art perfektes Timing“, sagt Helbert. „Jetzt ist [der Vorbeiflug] noch aufregender.“
Bislang sprach wenig dafür, dass es auf der Venus Leben geben könnte. Doch zwei Forscherteams haben nun unabhängig voneinander das Gas Phosphin auf dem Planeten nachgewiesen – ein Hinweis auf biologische Prozesse.
Als Fan der Astrobiologie bin ich von dieser Meldung natürlich begeistert. Die hab ich schon Montagabend vernommen. Nur waren einige Journalisten bei ihrem Textentwurf wohl ziemlich euphorisch das man das Gefühl hatte „Man hat leben auf der Venus entdeckt“.
Ich finde das auch super, bleibe bei solchen Meldungen aber auch realistisch und entspannt. Es gibt ein möglichen Indiz bzw. Biomarker- die Forscher haben aber nicht gesagt… Trotzdem ist die Meldung natürlichbahnbrechend und könne neue Impulse in der Venus-Forschung setzten.
Christian Dauck
„Als wir in den Messergebnissen die ersten Anzeichen für Phosphin in der Venus-Atmosphäre sahen, war das für uns ein Schock“ – so erzählt es Jane Greaves, Astrobiologin an der Universität Cardiff und Leiterin des internationalen Forschungsteams, das Messungen in der Atmosphäre unseres Nachbarplaneten vorgenommen hat. Dabei kamen die Wissenschaftler zu einem Aufsehen erregenden Ergebnis. Es gibt, sagt dieses Team, auf der Venus einen deutlichen Hinweis auf außerirdisches Leben: Das Gas Phosphin.
Venus
> Die Venus liegt – nach dem Merkur – der Sonne am nächsten. > Mit einem Durchmesser von etwa 12.100 Kilometern ist die Venus etwas kleiner als die Erde. > Die Venus hat eine sehr dichte Atmosphäre, die zu mehr als 96 Prozent aus Kohlenstoffdioxid besteht.
Venus – ein unwirtlicher Planet
Die Venus ist nicht jene Art Planet, auf dem man zuallererst nach außerirdischem Leben suchen würde. Auf ihrer Oberfläche ist es über 400 Grad heiß. Am Boden herrscht ein alles zerquetschender Druck von rund 90 bar. Die Venus-Atmosphäre besteht zu 95 Prozent aus dem Treibhausgas Kohlendioxid und die Wolken der Venus bestehen aus Tröpfchen ätzender Schwefelsäure.
Doch genau dort, in den hochliegenden Wolkenschichten, könnten sich Lebensformen verbergen. In 50 Kilometer Höhe herrschen nur noch angenehme 30 Grad. Der Druck liegt bei einem bar, ist also dem Luftdruck an der Erdoberfläche ähnlich.
In diesen hochliegenden Wolkenschichten haben nun zwei Teams mit Radioteleskopen unabhängig voneinander Phosphin entdeckt. Dieses Gas kann in der Natur nicht so ohne weiteres entstehen. Es besteht aus einem Phosphoratom, an das drei Wasserstoffatome gebunden sind. In einer Atmosphäre, in der ungebundener Sauerstoff vorhanden ist, kommt so ein Molekül nicht zustande, weil der Phosphor viel schneller mit dem Sauerstoff als mit dem Wasserstoff reagiert.
Ein Zeichen des Lebens
Auf der Erde kann Phosphin deshalb nur an Orten entstehen, an denen kein freier Sauerstoff in der Chemie mitmischt – im Untergrund von Mooren etwa. Auch im Darm von Fischen wurde Phosphin gefunden. Und im Kot von Pinguinen. Grundsätzlich aber ist Phosphin für Lebewesen, die auf Sauerstoff angewiesen sind, ein starkes Gift. Umgekehrt aber kann es für Lebewesen, deren Stoffwechsel keinen Sauerstoff benötigt, ein wichtiger Teil ihres Stoffwechsels sein. Bei der Suche nach Leben auf Planeten ohne Sauerstoffatmosphäre wird Phosphin deshalb von Astrobiologen als starker Biomarker eingeschätzt.
Venus im Fokus von Teleskopen
Im Juni 2017 richtete zunächst das James-Clerk-Maxwell-Teleskop auf Hawaii seine Radioantenne auf die Venus. Und stieß prompt auf Phosphin in den Venuswolken. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler blieben dem Ergebnis gegenüber aber skeptisch.
Sie begannen alle Wege zu prüfen, auf denen Phosphin auf der Venus auch ohne das Zutun von Alien-Mikroben erzeugt werden könnte: Blitze in der Atmosphäre, Vulkanausbrüche, die chemische Reaktion von aufgewirbelten Mineralien mit der Schwefelsäure der Wolken. Doch die Computersimulationen zeigten: Auf diesem Weg konnte höchsten ein Zehntausendstel der Menge an Phosphin erzeugt werden, die man im Radiolicht der Venus entdeckt hatte. Im März 2019 bestätigten dann auch Messungen mit dem ALMA-Teleskopverbund der Europäischen Südsternwarte in Chile das überraschend große Phosphin-Vorkommen in den Venuswolken.
Mikroorganismen in Venuswolken?
Seit Jahrzehnten wundern sich Astronomen bereits über unerklärliche, sich ständig verändernde dunkle Flecken in den Wolken der Venus, die sich zeigen, wenn die Wolkenhülle des Planeten im Bereich des UV-Lichts betrachtet wird. Dieses Phänomen nährte bereits Spekulationen über in den Venuswolken schwebende Mikroorganismen. Sollte es Venus-Mikroben tatsächlich geben, müssten sie einen äußerst raffinierten Weg gefunden haben, um mit bis zu 90 Prozent Schwefelsäuregehalt in den Wolkentröpfchen der Venus umgehen zu können.
Für irdische Mikroben sind bereits mehr als fünf Prozent Säuregehalt tödlich. Außerdem tendieren die Wolken-Tröpfchen dazu, im Lauf der Zeit größer zu werden und in die tieferen, heißen Wolkenschichten der Venus abzusinken und dort zu verdunsten. Doch Astrobiologen könnten sich vorstellen, dass das sogar fester Bestandteil des Lebenszyklus der Venusorganismen ist. Sie könnten beim Austrocknen Sporen bilden, die von Aufwinden in die Höhe getragen werden, um sich dort zu neuen Mikroben zu entwickeln.
Venus-Missionen
Was tatsächlich in den Venuswolken vor sich geht, werden nur Raumsonden feststellen können. Russland plant im Jahr 2026 oder 2031 die traditionsreiche Reihe seiner Venusflüge fortzusetzen. Die Sonde Venera-D könnte dann auch einen Ballon oder ein solarbetriebenes Fluggerät in die obere Venusatmosphäre entlassen, um nachzuschauen, ob die Venus-Mikroben tatsächlich existieren. Die NASA verfügt über entsprechende Konzepte und Russland wäre an einer Zusammenarbeit interessiert.
Merkur-Sonde BepiColombo: Wertvoller Abstecher zur Venus – Flyby am 16. Oktober 2020
Die Raumsonde BepiColombo soll den Merkur erforschen. Auf dem Weg dahin holt sie an der Venus Schwung. Forscher lassen sich die Gelegenheit nicht entgehen.
Das die Forscher ihre Forschung kurz vor der Beobachtungskampange der Venus in einem Monat, präsentieren mag da wohl Zufall sein. Gibt den Forschern aber auch die Möglichkeit die Venus mit einem andere Augen zu betrachten. Eine Erklärung über das Anzeichen für Phosphin sollte man hier aber nicht erwaten. Trotzdem wird der Flyby von Bepicolombo am 16. Oktober an der Venus, interessant und natürlich Wertvoll
In gut einem Jahr werden auf der Erde viele Teleskope auf die Venus gerichtet werden. Denn am 15. Oktober 2020 ergibt sich eine seltene Gelegenheit, unseren Nachbarplaneten gleichzeitig aus verschiedenen Perspektiven zu beobachten, wenn die europäisch-japanische Raumsonde BepiColombo auf dem Weg zum Merkur mit einem Schwerkraftmanöver dort zum ersten Mal Schwung holt.
Blick auf Tag und Nacht der Venus
Die koordinierte Beobachtungskampagne war am Mittwoch ein Thema beim EPSC-DPS Joint Meeting, der Tagung von Planetenforschern, in Genf. Um 08:38 Uhr MESZ erreichte BepiColombo mit 10.000 Kilometern die größte Nähe zur Venus, erläuterte Yeon Joo Lee (TU Berlin). Die Sonde nähere sich von der Tagseite, sagte sie, und schwenke während des Vorbeiflugs zur Nachtseite. Dabei ergäben sich Überschneidungen sowohl mit der japanischen Sonde Akatsuki, die den Planeten seit 2015 umkreist, als auch mit erdgebundenen Observatorien: Mit Akatsuki, die sich zu dieser Zeit ziemlich genau über der Tag-Nacht-Grenze befinde, könne BepiColombo den Venusmittag bis -nachmittag in den Blick nehmen, mit den irdischen Teleskopen beobachtet sie den späten Morgen bis Mittag. Bisher seien das kanadisch-französische Observatorium CFHT und das Infrarotteleskop IRTF der NASA, beide auf Hawaii, an der Kampagne beteiligt. Lee hofft aber, dass noch mehr Observatorien hinzukommen werden.
Die wissenschaftlichen Ziele der insgesamt zwei Flybys (Bild: ESA)
Solange Astronomen auf Beobachtungen mit optischen Teleskopen von der Erde aus beschränkt waren, war die Venus ein frustrierendes Studienobjekt, ist ihre Oberfläche doch ständig von dichten Wolken verdeckt. Seit Raumsonden und Sensoren für andere Spektralbereiche zur Verfügung stehen, hat sich das Wissen über den Planeten deutlich erweitert. Dabei sind auch die einst als Hindernis empfundenen Wolken selbst in den Fokus gerückt. So misst Akatsuki die Höhe der Wolken und deren Schwankungen im zeitlichen Verlauf sowie deren Temperaturen, zum ersten Mal auch auf der Nachtseite. Eine offene Frage sei es, ob die tagsüber zu den Polen gerichtete Zirkulation der Luftmassen auch nachts erfolge, sagte Takeshi Imamura (University of Tokyo). Die bisherigen Daten deuteten darauf hin, dass diese Bewegung sich nachts in Richtung Äquator umkehre, erforderten aber noch genauere Analysen.
Auch erstmals in den Wolken beobachtete Muster wie Schwaden, Wirbel oder Scherwellen können noch nicht befriedigend erklärt werden. Im Januar 2019 habe sich ein Wirbel über zehn Tage gehalten, sagte Javier Peralta (ISAS/JAXA). Missionsleiter Masato Nakamura (JAXA) verwies auf eine bogenförmige Struktur, die fünf Tage lang beobachtet werden konnte und möglicherweise mit der Tag-Nacht-Grenze zusammenhing. Eine Nord-Süd-Asymmetrie bei den Winden, die von September 2016 bis April 2017 mit dem Ultraviolettdetektor bei 365 Nanometern beobachtet werden konnte, nicht aber bei 283 Nanometern, könnte von einer bislang noch unbekannten, absorbierenden Substanz verursacht worden sein, ebenso wie unerwartet hohe Kontraste in den Aufnahmen von den Wolken.
Was hat es mit der „Superrotation“ auf sich?
Eine ganz große Frage ist aber die nach der „Superrotation“: Die Atmosphäre der Venus rotiert 60-mal so schnell wie der Planet selbst. Durch die Sonnenstrahlung bewirkte thermische Gezeitenkräfte könnten hierbei eine Rolle spielen, vermutet Nakamura. Allerdings harrt auch die extrem langsame und zudem rückläufige, also gegen die Umlaufrichtung gerichtete Rotation der Oberfläche noch einer Erklärung. Irgend etwas muss in der Vergangenheit passiert sein, möglicherweise eine Kollision mit einem anderen Himmelskörper, die nicht nur die Rotation beeinflusst, sondern die Venus auch zu einem lebensfeindlichen Planeten gemacht hat.
Früher könnte es dort flüssiges Wasser bei Temperaturen zwischen 20 und 40 Grad Celsius gegeben haben, vermutete Michael Way (Nasa Goddard Space Flight Center). Doch vor etwa einer Milliarde Jahren scheint es zu einer massiven Freisetzung von Kohlendioxid gekommen zu sein. Seitdem ist es mit einem atmosphärischen Druck von 90 bar und Temperaturen von etwa 460 Grad Celsius an der Oberfläche extrem ungemütlich auf dem Planeten, der hinsichtlich der Größe ansonsten im Sonnensystem der Erde am ähnlichsten ist.
Christian Dauck 