Kein Leben auf der Venus zu finden, wäre enttäuschend. Aber es ist gute Wissenschaft am Werk.

Eine Ansicht der Venus, aufgenommen vom ESA-Orbiter Venus Express. ESA/MPS/DLR/IDA, M. Pérez-Ayúcar & C. Wilson

Der Bericht vom letzten Monat, dass es ihn geben könnte Phosphingas in den Venuswolken kam mit einer erstaunlichen Implikation: außerirdisches Leben. Auf der Erde ist Phosphin eine Chemikalie, die von einigen Arten von Bakterien produziert wird, die unter sauerstoffarmen Bedingungen leben. Seine Anwesenheit auf der Venus, die von einem Team unter der Leitung von Jane Greaves von der Cardiff University angekündigt wurde, ließ die Möglichkeit aufkommen, dass es Leben in einer der unwirtlichsten Umgebungen des Sonnensystems geben könnte: einem Planeten, der von dicken Schwefelwolken bedeckt ist Säure, mit einer Atmosphäre, die zu 96 % aus Kohlendioxid besteht, und wo der Druck an der Oberfläche 100-mal höher ist als der der Erde. Oh, und es erlebt Temperaturen bis zu 471 Grad – weit über dem Schmelzpunkt von Blei.

Seit dem ersten Bericht haben sich jedoch Zweifel an dem Befund eingeschlichen. Drei verschiedene Preprint-Papiere (von denen keines in einer Fachzeitschrift mit Peer-Review veröffentlicht wurde, obwohl eines akzeptiert wurde) konnten nicht die gleichen Beweise für Phosphin auf der Venus finden .

Oberflächlich betrachtet scheinen die neuen Berichte darauf hinzudeuten, dass das Team hinter den ersten Ergebnissen einen großen Fehler gemacht hat oder unter einer Gegenreaktion leidet, weil es die Ergebnisse übertrieben hochgespielt hat. Aber es war eine solide Studie. Die ursprünglichen Entdeckungen wurden bekannt gegeben, nachdem Greaves und ihr Team Phosphinsignale in Infrarot-zu-Mikrowellen-Messungen der Venusatmosphäre gefunden hatten, die mit dem James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) auf Hawaii und dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile gemacht wurden. Die Autoren waren super klar. Sie haben fantastische Arbeit geleistet, als sie sagten, dass sie kein Leben gefunden haben – dass sie etwas gefunden haben, das mit dem Leben auf der Erde zusammenhängt, was sie auf der Venus nicht erklären können, sagt Stephanie Olson, eine Planetenwissenschaftlerin an der Purdue University, die an keiner dieser Studien beteiligt war. Das Team ging so weit, a zu veröffentlichen Artikel in der Zeitschrift Astrobiology Untersuchung – und Ausschluss – bekannter natürlicher Ursachen für Phosphin in der Venus.

Wiederholung, Wiederholung

Die Wahrheit ist, dass die Geschichte des vermeintlichen Phosphins der Venus kein einfacher Fall eines sensationellen Fundes ist, der bei weiterer Prüfung abgeschossen wird. Tatsächlich wird der Ansturm der Folgeforschung begrüßt; Die Wissenschaft macht ihr Ding. Dies gilt insbesondere für die Suche nach außerirdischem Leben – schließlich außergewöhnliche Ansprüche erfordern außergewöhnliche Beweise .

Ich denke, das ist ein perfektes Beispiel dafür, wie der wissenschaftliche Prozess funktioniert, sagt Paul Byrne, ein Planetenwissenschaftler an der North Carolina State University, der ebenfalls nicht an den Studien beteiligt war. Es macht sicherlich Sinn, dass es andere Studien geben würde, die versuchen würden, dieser Frage nachzugehen.

Der erstes Vordruckpapier um das Original in Zweifel zu ziehen, wurde tatsächlich zum Teil von Greaves selbst geschrieben. Nachdem sie es versäumt hatte, mehr Zeit an Teleskopen zu sichern, um den ersten Befund ihres Teams zu überprüfen – die Pandemie hat den Zugang zum Teleskop erschwert und in einigen Fällen unmöglich gemacht – wandten sie und ihre Kollegen sich einem Archiv von Infrarotbeobachtungen aus dem Jahr 2015 zu und konnten keine Anzeichen dafür finden Phosphin.

Das ist natürlich frustrierend, aber wie Byrne sagt, ist das Fehlen eines Beweises für eine bestimmte Entdeckung kein Beweis für das Fehlen. Es könnte nur bedeuten, dass das Problem komplexer ist, als wir möchten. Vielleicht existiert Phosphin nicht wirklich auf der Venus, oder vielleicht ändert es sich im Laufe der Zeit. Oder vielleicht reichten die von Greaves analysierten Archivbeobachtungen nicht tief genug in die Wolken hinein.

Die Reproduzierbarkeit ist tatsächlich ein häufiges Problem, wenn es um diese Art von Untersuchungen geht. Unsere derzeitige Charakterisierung von Methan auf dem Mars wird beispielsweise intensiv diskutiert: Der NASA-Rover Curiosity hat einen hat in der Vergangenheit enorme Methanspitzen auf dem Planeten entdeckt , während der Trace Gas Orbiter der ESA, der das Gas auf dem Mars mit weitaus empfindlicheren Instrumenten als Curiosity untersuchen soll, hat bupkis gefunden . Gleiches gilt für die Entdeckung von Wasserfahnen auf Europa durch das Hubble-Weltraumteleskop : anschließende Untersuchungen haben gekämpft, um sie zu finden .

Verarbeitung noch

Ein weiteres Problem, das die Phosphin-Ergebnisse plagt, ist die Datenverarbeitung. Die beiden anderen Vordrucke wurden von Teams geschrieben, die versucht, die Originaldaten neu zu verarbeiten von Greaves und ihrem Team verwendet, da sie vermuteten, dass die ursprüngliche Analyse fehlerhaft war. Es ist oft eine Herausforderung, Signale aus den riesigen Mengen an Rauschen herauszuziehen, die in Teleskopdaten zu finden sind. Die Forscher in der ursprünglichen Studie verwendeten eine Technik namens Polynomial Fitting, die Hintergrundrauschen um den Spektralbereich entfernen soll, in dem Phosphinsignale auftauchen sollten. Aber als National Geographic Berichten zufolge könnte die Art und Weise, wie sie vorgegangen sind, tatsächlich falsche Phosphinsignale eingeführt haben.

Diese beiden neuen Preprints verarbeiteten die Daten von Grund auf neu, ohne die Methode von Greaves anzuwenden. Eine konzentrierte sich ausschließlich auf die ALMA-Daten und konnte kein Phosphin finden. Das andere Papier sah sich sowohl die ALMA- als auch die JCMT-Daten an. Die Forscher fanden kein Phosphinsignal in den ALMA-Daten und entdeckten ein Signal im JCMT-Set, das durch Schwefeldioxidgas erklärt werden könnte.

Außerdem das ALMA-Observatorium vor kurzem einen Fehler gefunden in seinem Kalibrierungssystem, mit dem die Daten gesammelt wurden, mit denen Greaves und ihr Team gearbeitet haben. Das bedeutet nicht, dass sie von Anfang an etwas falsch gemacht haben. Selbst wenn sich herausstellt, dass die ALMA-Daten fehlerhaft sind, muss erklärt werden, ob die [JCMT]-Daten korrekt sind oder nicht, sagt Byrne. Ich denke nicht, dass dies so eindeutig ist, wenn man sagt: „Ja, es gibt Phosphin“ oder „Nein, es gibt es nicht.“

Es ist auch nicht eindeutig, wessen Methodik richtiger ist. Es gibt kein offizielles Rezept oder Regelwerk, wie dies bei der Untersuchung von Biosignaturen geschehen soll, sagt Olson. Tatsächlich sind viele Fortschritte in der Wissenschaft darauf zurückzuführen, dass verschiedene Gruppen Probleme unterschiedlich angehen und Erkenntnisse und Hinweise offenbaren, die andere nicht bemerkt haben.

Der Schlüssel ist Transparenz. Welche Methode auch immer man verwendet, solange sie gut dokumentiert und zugänglich ist – was wir beim Greaves-Papier und den anschließenden Preprint-Untersuchungen gesehen haben –, solange sie reproduzierbar ist, ist das wichtig, sagt Byrne. Meinungsverschiedenheiten sind in Ordnung, und solange sie offen diskutiert werden können, ist das gute Wissenschaft.

Nach Überprüfung

Sollten Forscher überhaupt zu einem Konsens gelangen, dass Phosphin auf der Venus existiert, bedeutet das nicht, dass es Leben auf dem Planeten gibt. Phosphin ist definitiv eine potenzielle Biosignatur, ist es aber nicht nur eine Biosignatur, sagt Byrne. Phosphin wird auf der Erde von Bakterien produziert, die in Abwässern, Sümpfen, Sumpfgebieten, Reisfeldern und tierischen Eingeweiden leben – aber wir wissen, dass es auch in einigen industriellen Anwendungen und auf Gasplaneten wie Saturn und Jupiter produziert wird, wo man annimmt, dass Leben nicht überleben kann. Was im Fall der Venus vor sich geht, wir wissen nicht genug über den Planeten, um eine seltsame Chemie, die wir noch nie zuvor gesehen haben, vollständig auszuschließen.

Dasselbe gilt für andere potenzielle Biosignaturen, die wir im Sonnensystem entdeckt haben. Mir fällt keine einzige Verbindung ein, die wir leicht messen könnten, die nur definitiv auf Leben hinweist, sagt Byrne. Methan wird von vielen Arten von Bakterien auf der Erde produziert (einschließlich derjenigen, die in Rindern leben), aber es wird auch von Vulkanen ausgespuckt. Atmungssauerstoff (in Form von O2) wurde von den ersten Cyanobakterien der Erde erzeugt, aber seltsame Reaktionen mit Sonnenlicht und einem Mineral namens Titandioxid auch auf anderen Welten produzieren.

Wenn es um die Venus geht, wird dies eine Debatte sein, die wir in den kommenden Jahren führen werden, sagt Olson. Und das liegt daran, dass kein einzelner Hinweis ein konkreter Beweis für das Leben sein kann, es sei denn, wir schicken eine Mission, um direkte Beobachtungen durchzuführen.

In der Zwischenzeit können wir einiges tun, sagt Byrne. Aber bis wir dorthin gehen, ist es im Grunde akademisch. Die einzige Möglichkeit, diese Fragen zu beantworten, ist, dorthin zu gehen.

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