Nem, ezúttal nem egy kattintásvadász címről vagy egy visszafogott megfogalmazású tudományos eredmény média általi felnagyításáról van szó. Egy brit kutatócsoport ugyanis foszfinmolekula jelenlétét mutatta ki a Vénusz légkörében, és ténylegesen lehetséges, hogy mindezt (mikroszkopikus) élő szervezetek hozták létre. De miként lehetséges egyetlen színképvonal megfigyeléséből ilyen messzemenő következtetéseket levonni?

A Vénusz felszíne a Magellan űrszonda által készített radaros mérések alapján. (Forrás: NASA/JPL/Caltech)

Spektrális gyorstalpaló: a színkép (más szóval: spektrum) nem más, mint a megfigyelt objektumról származó fény (avagy elektromágneses sugárzás) hullámhossz szerinti eloszlása. Egy tipikus csillag gyakorlatilag minden hullámhosszon sugároz kisebb-nagyobb mértékben, így színképe folytonos. Ez azonban nem minden, ugyanis a kibocsátott fotonok útközben áthaladnak a csillag külső, hűvösebb rétegein, amelyek nem (vagy csak alig) sugároznak, ellenben atomjaik elnyelnek a kifelé tartó fotonokból – gyakorlatilag „kiharapnak” egy darabot a csillag folytonos színképének intenzitásából. Egy adott kémiai elem (vagy ion) atomjai csak a rá jellemző hullámhosszokon nyelnek csak el fotonokat. Vagyis, a „kiharapásokból" létrejövő keskeny gödrök (színekkel történő ábrázolása esetén sötét vonalak), az ún. abszorpciós színképvonalak mindegyike egy-egy kémiai elemhez/ionhoz/molekulához köthető, a vonalak összessége pedig úgy jellemzi az adott anyagot, akár egy vonalkód.

A folytonos, az emissziós és az abszorpciós színkép keletkezésének vázlatos magyarázata. Az abszorpciós színkép fekete vonalai a hullámhossz-intenzitás ábrázolás során keskeny gödrökként jelennek meg.

Természetesen más objektumtípusokról is lehet készíteni spektrumot, a megfigyelés technikájától függően akár a látható fénynél rövidebb vagy hosszabb hullámhosszakat is tanulmányozhatjuk – jelen esetben a Vénusz légkörének rádiótartományon mért sugárzását.

2017-ben a Jane Greaves vezette brit kutatócsoport szinte próba szerencse alapon fordította a Vénusz felé a nem sokkal korábban üzembe helyezett James Clark Maxwell Telescope 15 méteres rádiótányérját, hogy a (szub)milliméteres tartományban vizsgálja a bolygó légkörét. A felvett színképet a várakozásoknak megfelelően a szén-dioxid- és nitrogénmolekulák vonalai dominálták, azonban találni véltek egy gyengébb, éppen csak szignifikáns jelet is, amely szépen egybeesett a foszfin nevű molekulára jellemző hullámhosszal.

Pillanatkép a felfedezést bejelentő online sajtótájékoztatóról. Az ábrán a James Clark Maxwell Telescope (sárgával) és az ALMA által felvett színképvonal látható a foszfin hullámhosszán (háttérben, pusztán dekorációs céllal, a Vénusz képe).

A foszfin teljesen váratlan első detektálása még hagyott némi kétséget maga után, ezért két évvel később (a távcsőidő-pályázatok bizony lassú projektek) az Atacama Large Millimeter Array (ALMA) 12 méteres rádióantennáit is csatasorba állították. Az 50 rádiótányér jelentette nagyobb gyűjtőfelület és jobb spektrális felbontás megerősítette a JCMT-vel kapott eredményeket, a kutatók pedig kellő bizonyossággal ki tudták zárni más molekulák spektrumvonalainak jelenlétét a kérdéses hullámhossztartományon. A foszfin tehát valóban jelen van a Vénusz légkörében – de miért is olyan fontos ez az anyag?

Az ALMA rádiótányérjai figyelik az éjszaka objektumait (persze nappal is ugyanolyan jól működnek).

A foszfin egy viszonylag egyszerű molekula, amelyben egy foszforatomhoz három hidrogén kapcsolódik. Első ránézésre hasonló az ammóniához (ott ugye egy nitrogénatom van központi szerepben), ráadásul a szaga is ugyanúgy kellemetlen, szúrós.  A lényeg azonban az előfordulása: a laboratóriumi és ipari előállításán túl a foszfin a földi légkörben is kimutatható, jelenléte pedig a foszfát biológiai körforgásának (gyakorlatilag élő szervezetek lebomlásának) köszönhető. Sőt, jelen ismereteink szerint nincs is olyan természetes élettelen folyamat, amely során foszfin jönne létre egy kőzetbolygón (a gázóriások extrém körülményei mellett igen, de az eléggé más tészta).

A foszfin tehát jelen van a Vénusz légkörében, még ha csak kis mennyiségben (kb. 20 db egymillió molekulából), de ez is szignifikánsnak számít. (Kép: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL-Caltech)

Tehát ténylegesen elképzelhető, hogy a Vénusz légkörében lebegő mikroorganizmusokból származik a most kimutatott foszfin. Ráadásul a rádiómérések alapján az is jól behatárolható volt, hogy a foszfin spektrumvonala (amelyet a mélyebben fekvő forróbb felhők „világítottak” meg a rádiótartományban) a felszíntől mérve 50-60 km-es magasságból származik, ahol az amúgy pokoli bolygó légköre egészen „elviselhető”: átlaghőmérséklete kb. 0-50 °C, nyomása pedig 0,1-1 bar – szinte már földi körülmények, leszámítva a kénsavas környezetet és az oxigén hiányát (az anaerob mikroorganizmusoknak amúgy sincs rá szüksége).

A Vénusz légkörének rétegei, középen az ún. mérsékelt (temperate) zónával, ahonnan a foszfin megfigyelt színképvonala is származik.

A lényeg azonban a sokat ismételgetett (és fentebb is aláhúzott) „jelenlegi ismereteink szerint” passzus, hiszen közvetett bizonyítékok esetén nem jelenthető ki teljes bizonyossággal, hogy a Vénuszon végbemenő összes geológiai/kémiai folyamatot ismerjük. Ahogy Janusz Petkowski, a kutatócsoport tagja fogalmazott: „Ténylegesen minden lehetőséget számba vettünk, miként keletkezhet foszfin egy kőzetbolygón. Ez [a felfedezés] vagy maga az élet, vagy pedig a kőzetbolygókról szóló ismereteink erősen hiányosak.” Vagyis, rosszabb esetben is, egy eddig nem sejtett planetológiai felfedezésnek örülhetünk.

A kérdések tisztázásához nincs jobb módszer, szondát kell a Vénuszra küldeni, hogy helyszíni méréseket tudjunk végezni. Habár a '60-as évektől kezdve több (kizárólag szovjet) szonda is behatolt a Vénusz légkörébe, sőt némelyik landolt is a bolygó felszínén, 1985 óta még csak hasonló próbálkozás sem történt (ennek okán a Roszkoszmosz nem átallik "orosz" bolygónak nevezni a Vénuszt). Az ok prózai: a Vénusz extrém körülményei mellett (földi légnyomás ötvenszerese, 400 °C feletti hőmérséklet, erősen savas közeg) alacsony a missziók sikerének esélye, amit mi sem példáz jobban, mint hogy eddig a Venyera–12 szonda bírta a legtovább a pokoli viszonyokat, csaknem két órán keresztül. Nem véletlen, hogy a potenciálisan sikeres programokat előnyben részesítő űrügynökségek az utóbbi három évtizedben közelrepülő (flyby) és keringő (orbiter) egységekkel tanulmányozták a vénuszi viszonyokat és térképezték fel radaros mérésekkel a bolygó felszínét.

A Venyera-13 szonda leszállóegységének felvétele a Vénusz felszínéről. Itt bizony nincs sok látnivaló...

Ez a helyzet hamarosan megváltozhat, hiszen az utóbbi években több Vénusz-szonda ötlete is felmerült, a foszfinnal kapcsolatos felfedezés pedig erősen katalizálhatja a projekteket. Igaz, többségük még csak koncepcionálisan létezik (mint pl. az Európai Űrügynökség által finanszírozott EnVision), a tervezőasztalon lévő missziók közös tulajdonsága, hogy az évtized végénél hamarabb bizonyosan nem indulnak útnak. Kicsit jobb az esélye egy öt éven belüli indításra a Rocket Lab űripari cégnek, amely szeptember elején élesben is tesztelte az új Photon műholdplatformját. A hivatalos kommunikáció szerint a Photon tökéletesen alkalmas bolygóközi küldetések kivitelezésére, sőt, a Rocket Lab vezetője már régóta egy vénuszi küldetésről álmodozik. A műholdplatform nagy előnye, hogy olcsó, és eleve biztosítva van rajta a navigáció, az energiaellátás és a kommunikáció, gyakorlatilag csak a tudományos berendezéseket kell rápakolni.

Peter Beck, a Rocket Lab alapítója Twitteren örvendezett Jim Bridenstine, a NASA igazgatójának üzenetén, miszerint az új felfedezés fényében a Vénusz kutatásának nagyobb hangsúlyt kell kapni. Jó esély mutatkozik rá, hogy Beck hamarosan megépítheti a régóta vágyott Vénusz-szondáját.

Ezekkel szemben már kivitelezési fázisban tart az indiai űrügynökség, az ISRO által fejlesztett Shukrayaan–1, amely egy szerényebb (egyben jóval olcsóbb) koncepció, ám az orbiter mellett egy kisebb ballonos egységet is magában foglal, rajta többek között egy részecskék azonosítására szolgáló tömegspektrométerrel. Hogy a detektor (amelynek fejlesztése talán már be is fejeződött)  alkalmas-e a foszfin mennyiségének, esetleg eredetének precíz megállapítására, egyelőre nem ismert. Mindenesetre a Shukrayaan–1 fejlesztése a legutóbbi információk alapján jól halad, ám így is leghamarabb 2023 végén indulhat útnak a Vénusz felé.

A küldetés profilját, a megvalósulás lehetséges idejét és az új célokhoz való alkalmazkodás képességét is figyelembe véve a legígéretesebb jövőbeli űrszondának a DAVINCI+ tűnik. A küldetés során egy ernyővel aláereszkedő leszállóegységet juttatnának a bolygóra, amely jobb esetben akár órákig is  folytathatná a különböző légköri rétegek gázanyagának tanulmányozását. A DAVINCI+ jelenleg a NASA Discovery programjának négy döntős koncepciója között van, vagyis még nem eldöntött tény, hogy meg is építik (mellesleg versenyben van a szintén a Vénuszt megcélzó VERITAS, ez azonban "csak" keringene a bolygó körül). A szakmai bizottság csak jövőre választja ki a megvalósítandó projektet. Az időzítés azonban pont megfelelő lehet arra, hogy a DAVINCI+ mérnökei a friss eredmények (és nem utolsósorban a médiafelhajtás) nyomán a foszfin és egyéb potenciálisan életre utaló gázok detektálására hegyezzék ki a műszerek érzékenységét. Amennyiben minden a tervek szerint megy, az ejtőernyős  egység 2028-ban szállhat alá a Vénuszon.

Fantáziarajz a DAVINCI+ érkezéséről a Vénusz légkörében. (Kép: NASA / GSFC Photo)

Látható, hogy nem fog egyhamar kiderülni, honnan is származik a vénuszi foszfin. És bár a mostani felfedezés természetesen nem tekinthető bizonyítéknak az élet jelenlétére, a bolygó kutatásának mindenképp nagy lendületet fog adni – még izgalmasabbá téve a 2020-as évtized bolygókutatási törekvéseit.

Ha tetszett a bejegyzés, látogass el a Csillagvizsgáló Facebook oldalára is, ahol napi rendszerességgel találhatsz csillagászati és űrkutatási híreket, látványos felvételeket és egyéb aktualitásokat - tudományról és science fiction-ről egyaránt.