Is er echt leven op onze buurplaneet Venus?

Gaat maandag 14 september 2020 de geschiedenisboeken in als de datum waarop de ontdekking van buitenaards leven werd aangekondigd?

Foto: Het wolkendek van Venus, gemaakt door de Japanse ruimtesonde Akatsuki. (JAXA)

Jane Greaves had de dag van haar leven. Tijdens een online persconferentie van de Britse Royal Astronomical Society in Londen leek ze af en toe moeite te hebben om niet even van pure opwinding een vreugdedansje te maken. Eindelijk kon ze haar revolutionaire ontdekking wereldkundig maken: de vondst van fosfine in de dampkring van Venus, de gesluierde buurplaneet van de aarde.

Greaves is een vermaard radioastronoom van de Universiteit van Cardiff (Wales), en een van de auteurs van twee artikelen die op 14 september gepubliceerd werden in Nature Astronomy en Astrobiology. De strekking: de aanwezigheid van fosfine (PH3) in de Venusatmosfeer wijst mogelijk op het bestaan van micro-organismen. Buitenaards leven.

Beeld uit de online-persconferentie van de Royal Astronomical Society op 14 september 2020, met linksonder Jane Greaves en rechtsonder Sara Seager. (RAS)

Planeetonderzoeker, popularisator, tv-maker en auteur Carl Sagan speculeerde een kleine vijftig jaar geleden al over leven in de wolken van Venus. Niet op het oppervlak in ieder geval, want dankzij een op hol geslagen broeikaseffect is het op Venus bijna 500 graden Celsius, en heerst er een luchtdruk van 90 atmosfeer. Maar in het permanent gesloten wolkendek van de planeet zijn de omstandigheden veel aangenamer: op 50 à 60 kilometer hoogte ligt de temperatuur rond de 30 graden.

De speurtocht naar sporen van buitenaards leven in ons zonnestelsel heeft zich de afgelopen decennia echter voornamelijk gericht op die ándere buurplaneet van de aarde: Mars – vooral omdat de rode planeet een verhoudingsgewijs veel gastvrijere wereld is. Op enige diepte onder het Marsoppervlak zouden micro-organismen wellicht kunnen overleven, en daar wordt ter plekke naar gezocht. Venus kwam er in het internationale ruimteonderzoek altijd een beetje bekaaid vanaf.

Met de ontdekking van Greaves en haar collega’s gaat daar ongetwijfeld verandering in komen. Met de 15-meter James Clerk Maxwell Telescope op Hawaii, en later ook met het ALMA-observatorium in Noord-Chili, ontdekten de sterrenkundigen de spectroscopische vingerafdruk van een molecuul in de Venusdampkring dat – voor zover bekend – maar op één manier kan ontstaan: via biochemische processen.

De ultieme ‘biomarker’

Fosfine is een relatief eenvoudig molecuul, bestaande uit één fosforatoom en drie waterstofatomen. Maar waterstof en fosfor binden zich niet gemakkelijk aan elkaar. In het inwendige van de reuzenplaneten Jupiter en Saturnus, waar druk en temperatuur echt extreem hoog zijn, kan de uiterst giftige stof spontaan gevormd worden, maar op kleine, rotsachtige planeten zoals de aarde en Venus lijkt dat uitgesloten.

In de chemische industrie wordt PH3 wel kunstmatig geproduceerd (het is onder andere een bestanddeel van rattengif), maar al het aardse fosfine dat in de vrije natuur voorkomt, heeft een biologische oorsprong. Het stinkende gas wordt alleen aangetroffen in zuurstofarme (of zelfs zuurstofloze) omgevingen waarin tóch leven voorkomt, bijvoorbeeld in de vorm van anaerobe bacteriën – micro-organismen die voor hun stofwisseling geen gebruik maken van zuurstof

Fosfine-moleculen (PH3) absorberen bepaalde golflengten uit de radiostraling (op golflengten van ca. 1 millimeter) die afkomstig is uit de lagere delen van de Venusdampkring. Op die manier kon de aanwezigheid van de moleculen worden aangetoond. (ESO)

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston publiceerden vorig jaar dan ook een artikel waarin ze uiteenzetten dat fosfine een ultieme ‘biomarker’ is: een molecuul waarvan de aanwezigheid (bijvoorbeeld op een verre planeet bij een andere ster) onmiskenbaar zou wijzen op het bestaan van leven.

Sara Seager, de astrobioloog die leiding geeft aan het MIT-team, kwam vorig jaar ook al met een nog vrij speculatieve theorie die de mogelijke levenscyclus van micro-organismen in de Venusdampkring beschreef. Ze was toen al op de hoogte van Greaves’ ontdekking van fosfine in de wolken van die planeet, maar de veel gevoeliger ALMA-waarnemingen moesten nog geanalyseerd worden, en absolute zekerheid over de detectie was er nog niet. Maar voor oplettende buitenstaanders had de aankondiging van 14 september dus misschien niet geheel onverwacht hoeven komen

Onbekende chemische reactie

Seagers collega’s hebben de afgelopen tijd alle denkbare anorganische productiewijzen van fosfine in de Venusatmosfeer (vulkanisme, meteorietinslagen, bliksem, noem maar op) uitgebreid gemodelleerd en bestudeerd, maar op geen enkele manier is de waargenomen concentratie van 20 parts per billion (20 moleculen PH3 op één miljard andere deeltjes) te verklaren. Er moet dus sprake zijn van een onbekende chemische reactie, en wie weet gaat het – net als op aarde – wel om micro-organismen.

Dat moeten dan trouwens wel heel uitzonderlijke levensvormen zijn, want de Venuswolken bestaan voor zo’n 90 procent uit agressief zwavelzuur, waar geen enkele bekende aardse levensvorm tegen bestand is. Ook is voorlopig nog onduidelijk hoe zulke bacteriën ooit in de atmosfeer van de planeet terecht zijn gekomen. Wellicht is er miljarden jaren geleden leven op het oppervlak van Venus ontstaan – toen de omstandigheden daar veel minder extreem waren dan nu – en hebben de microscopische Venusorganismen uiteindelijk hun toevlucht moeten zoeken in de hogere wolkenlagen, toen het planeetoppervlak langzaam maar zeker veranderde in een hel.

'Leven in de wolken van Venus is minstens zo waarschijnlijk als leven onder het Marsoppervlak'

Venusexpert David Grinspoon van het Planetary Science Institute in Arizona – al jarenlang een uitgesproken aanhanger van de theorie dat er iets leeft in de Venusatmosfeer – is begrijpelijk genoeg zeer enthousiast over de nieuwe resultaten. ‘Leven in de wolken van Venus is naar mijn bescheiden mening minstens zo waarschijnlijk als leven onder het Marsoppervlak,’ schreef hij op Twitter.

Maar andere onderzoekers reageren afwachtend. Volgens astrobioloog Dirk Schulze-Makuch van de Technische Universiteit in Berlijn is een niet-biologische oorsprong van de fosfine in de wolken van Venus veel waarschijnlijker, zo vertelde hij aan National Geographic Magazine. ‘We weten nog maar heel weinig van Venus,’ aldus Schulze-Makuch. Van een onomstotelijke ontdekking van buitenaards leven is in elk geval nog lang geen sprake.

'Controversiële resultaten'

Andere wetenschappers, zoals planeetonderzoeker Emmanuel Lellouch van de Sterrenwacht van Parijs, twijfelen zelfs aan de betrouwbaarheid van de detectie van fosfine. De radiowaarnemingen van Greaves en haar collega’s liggen aan de grens van wat technisch haalbaar is, legt hij uit, en de astronomen hadden een flink arsenaal aan analysetechnieken nodig om het fosfine-signaal ‘zichtbaar’ te maken. ‘Bovendien hebben ze al eens eerder controversiële resultaten gepubliceerd die later niet bleken te kloppen,’ aldus Lellouch, ‘zodat ik extra skeptisch ben.’

'Het is tijd om Venus prioriteit te geven'

Iedereen is het er wel over eens dat er meer onderzoek nodig is. Te beginnen bij de detectie van aanvullende spectroscopische waarnemingen van fosfine, op andere radiogolflengten. Die precisiemetingen stonden eigenlijk voor het afgelopen half jaar op het programma, maar konden vanwege de covid-19-pandemie niet worden uitgevoerd. Greaves, Seager en hun collega’s hebben de dag na de persconferentie al financiële ondersteuning toegezegd gekregen van de Breakthrough Initiatives, een private onderzoeksfinancier onder leiding van de Russische miljardair Yuri Milner.

Daarnaast is er nu natuurlijk opeens veel meer belangstelling voor Venus als reisdoel voor toekomstige ruimtemissies. NASA-topman Jim Bridenstine twitterde kort na de persconferentie: ‘Het is tijd om Venus prioriteit te geven.’ Twee Venusmissies – DaVinci en Veritas – maken kans om volgend voorjaar geselecteerd te worden voor NASA’s Discovery-programma. Ook het commerciële ruimtevaartbedrijf Rocket Lab heeft plannen voor een ruimtevlucht naar de gesluierde planeet.

Illustratie van de ruimtesonde Veritas bij Venus. (NASA/JPL)

Een ballon in de Venusatmosfeer

Volgens Seager zou een ballon in de Venusatmosfeer het ideale onderzoeksvaartuig zijn: je kunt dan gedurende lange tijd en op verschillende hoogtes ter plekke metingen verrichten aan de samenstelling. Ook wordt nu nagedacht over ruimtevluchten die – op de juiste hoogte boven het oppervlak – een dampkringmonster nemen dat vervolgens wordt teruggebracht naar de aarde voor gedetailleerd laboratoriumonderzoek. Het zal echter nog jaren duren voordat nieuwe Venusmissies wetenschappelijke resultaten opleveren.

Dus hoe kijken we over tien jaar terug op 14 september 2020? Misschien op dezelfde manier zoals we nu terugkijken op 4 juli 1996, toen geologen beweerden fossiele resten van micro-organismen gevonden te hebben in een meteoriet die afkomstig was van Mars. Van die claim bleef binnen enkele jaren niets meer over, en datzelfde zou kunnen gebeuren met de nu gesuggereerde link tussen fosfine en buitenaards leven.

Maar het is ook mogelijk dat de aanwijzingen voor bacteriën in de Venusdampkring de komende jaren juist steeds sterker worden, en dat een toekomstige ruimtemissie ze daadwerkelijk gaat detecteren. In dat geval zal de persconferentie van Jane Greaves, Sara Seager en hun teamgenoten gezien worden als de eerste aankondiging van wat misschien wel de belangrijkste ontdekking in de geschiedenis van de wetenschap is.

Vanwege het grote potentiële belang van de ontdekking heeft Nature Astronomy de vakpublicatie over het onderzoek gratis beschikbaar gesteld. Het artikel is hier te lezen. Een preprint van de tweede publicatie, in Astrobiology, is hier te lezen. De persconferentie van de Royal Astronomical Society is hier terug te zien.