Leben auf der Nachbarwelt?

Biomarker in den Wolken der Venus: Der Nachweis von Monophosphan-Molekülen sorgte für Schlagzeilen. Stammen sie von Mikroben?

Ein Beitrag von Rüdiger Vaas

Die Entdeckung extraterrestrischer Lebensformen wäre eine Sensation – und würde auch ein neues Verständnis des irdischen Lebens ermöglichen. Die Publikation von Spektralmessungen der Venus-Atmosphäre letztes Jahr führte daher zu einem weltweiten Medienrummel, weil sich die Daten vielleicht nur durch Stoffwechselaktivitäten erklären lassen.

Überraschender Phosphorwasserstoff

Am 14. September 2020 gab ein internationales Wissenschaftsteam um Jane Greaves von der University of Cardiff im britischen Wales den Nachweis von Monophosphan in der Venus-Atmosphäre bekannt. Dieses Phosphorwasserstoff- Molekül (PH3), kurz Phosphan genannt, kann in der gemessenen Konzentration unter den bekannten chemischen Bedingungen nicht auf unserem Nachbarplaneten entstehen. Es wird auf der Erde aber von manchen anaeroben Bakterien erzeugt – auch im menschlichen Darm – und gilt seit Jahren als Biomarker für Exoplaneten: als Indikator für Lebensformen dort, falls Spektralmessungen Phosphan in fremden Planetenatmosphären nachweisen könnten. Gibt es also womöglich
Mikroben in den Schwefelsäure-Wolken unserer Nachbarwelt? Diese Schlussfolgerung hat das Entdeckerteam auf einer Pressekonferenz und zugleich in einem Artikel in der Fachzeitschrift nature astronomy zwar diskutiert, aber nicht behauptet. Doch schon die Möglichkeit ist spektakulär. Anstoß des interplanetarischen Rummels waren Radiowellen- Messungen. Sie erfolgten im Juni 2017 vom James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) auf Hawaii und noch genauer im März 2019 vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile. Bei 1,123 Millimeter Wellenlänge beziehungsweise 266,94 Gigahertz Frequenz zeigte sich überraschenderweise eine Absorptionslinie, die von Phosphan zu stammen scheint – aus der oberen Wolkenschicht, mindestens 55 Kilometer über dem Boden. Die Konzentration betrug bis zu 20 Teile pro Milliarde Teilen (oder 0,000002 Prozent) – etwa tausendmal so viel wie in der irdischen Atmosphäre.

Mikroben in Venus-Wolken?

Weil Phosphan durch chemische Reaktionen und die Ultraviolettstrahlung der Sonne im Verlauf weniger Stunden bis Jahre abgebaut wird, muss es ständig nachgeliefert werden. Die Forscher hatten 74 potenzielle Produktionswege in Betracht gezogen – chemische Reaktionen im Gas und in den Wolken, mit dem Schwefeldunst, mit Mineralien im Staub und auf der Oberfläche. Kein Prozess lieferte genug Phosphan, um die Messwerte zu erklären. Daher, so die Schlussfolgerung, muss das Phosphan entweder ständig durch bislang unbekannte geo- oder photochemische Reaktionsketten gebildet werden oder aber durch biochemische Prozesse in den Wolken. Überzeugende Modelle für eine bislang übersehene Venus-Chemie gibt es auch mehr als ein halbes Jahr nach der Publikation nicht. Und für eine biologische Erklärung spricht außerdem, dass das Phosphan nicht gleichmäßig verteilt war, sondern an den Polregionen fehlte und hauptsächlich in mittleren Breiten vorkam, wo die Luftzirkulationsmuster die stabilsten Umweltbedingungen für Leben böten. Die unteren Venus-Wolken wären mit Temperaturen zwischen 40 und 90 Grad Celsius sowie einem Druck um 1 Bar sogar für thermophile irdische Mikroben lebensfreundlich.

Da es hier kaum Wasser gibt, müssten sie sich allerdings in Aerosolen aufhalten. Diese können monatelang in der geschlossenen Wolkendecke flottieren. Dazu hatte ein siebenköpfiges Team um die Planetenwissenschaftlerin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology – darunter auch Jane Greaves – bereits im Februar 2020 einen hypothetischen Lebenszyklus vorgeschlagen.

Kontroverse Messungen

Weitere Astronomen konnten den Nachweis allerdings nicht bestätigen. Mit anderen Analysemethoden und Atmosphären-Modellen fanden sie keine überzeugende Spektrallinie, hielten diese für ein Artefakt der Datenverarbeitung oder für eine Verwechslung mit Schwefeldioxid. Jane Greaves und ihr Team analysierten ihre Messungen inzwischen nochmals und berücksichtigten dabei eine neue Eichung der ALMA-Daten. Ergebnis: Das Phosphan- Signal ist weiterhin zu erkennen, allerdings nicht mehr so stark wie zuvor gedacht – im Durchschnitt nur ein Siebtel des ursprünglich publizierten Werts. Das mindert die statistische Signifikanz deutlich (statt 15 beträgt sie aber noch immer 4,8 Sigma, was eigentlich für eine Entdeckung ausreicht). Wenn unklar ist, ob eine bestimmte Spektralsignatur existiert und woher sie stammt, liegt es nahe, nach anderen Indizien der mutmaßlichen Quelle zu suchen. Genau das tat nun ein Team um Thérèse Encrenaz vom Pariser Observatorium, zu dem auch Jane Greaves gehört. Die Messungen erfolgten bereits im März 2015 im thermischen Infrarot bei zehn Mikrometer Wellenlänge mit dem TEXES Instrument (Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph) am NASA-Teleskop IRTF (Infrared Telescope Facility) auf Hawaii. Es war keine Spur von Phosphan auszumachen, die Konzentration lag daher unter fünf Teilen pro Milliarde Teilen. Dies widerlegt die JCMT- und ALMA-Messungen nicht, die ein Dutzend Kilometer tiefere Atmosphärenschichten beobachteten, bringt sie aber in Schwierigkeiten. Freilich könnte der Phosphan-Gehalt mit der Zeit variieren; Schwankungen um den Faktor 10 würden den Widerspruch entschärfen. Hinzu kam eine unabhängige Phosphan- Bestätigung. Sie stammt von der US-amerikanischen Mission Pioneer-Venus 2, die am 9. Dezember 1978 mit vier Sonden in die Venus-Atmosphäre eintauchte. Auf einer war ein Massenspektrometer an Bord, mit dem die Bestandteile der Luft recht genau gemessen wurden. Doch Phosphor und seine Verbindungen wurden in den 1979 und 1980 publizierten Auswertungen nicht erwähnt. Nun haben Rakesh Mogul von der California State
Polytechnic University in Pomona und drei Kollegen die Daten von Pioneer-Venus 2 noch einmal inspiziert – und entdeckten Hinweise auf Phosphan und seine Abbauprodukte, passend zu dessen Vorkommen in 50 bis 60 Kilometer Höhe.

Neue Herausforderungen

Als Nächstes muss versucht werden, das Phosphan-Signal wiederholt zu beobachten sowie seine Verteilung und eventuelle Schwankungen in der Atmosphäre zu studieren – abhängig von Tag und Nacht, von den Jahreszeiten sowie den Breitengraden. Wenn Phosphan wirklich von Lebewesen stammt, wäre eine Variation zu erwarten. Und es müsste auch andere biologisch signifikante Moleküle geben, wenn die Venus-Atmosphäre ein Ökosystem beherbergt. Noch in diesem Jahr sind neue Messungen mit ALMA geplant. Im Infraroten soll ebenfalls wieder nach Phosphan-Spektrallinien gesucht werden – sowohl mit dem IRTF auf Hawaii als auch mit dem Flugzeug-Teleskop SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy). Noch besser wären Erkundungen vor Ort. Eine Chance böte die Venus-Mission Shukrayaan-1, die die indische Raumfahrtagentur gegenwärtig vorbereitet und schon 2023 starten will. Der russische Orbiter Venera-D ist mit einer Landesonde für 2026 vorgesehen und könnte auch ein fliegendes Atmosphärenlabor der NASA mitnehmen, die zudem eine eigene Mission diskutiert. Letztlich können vielleicht nur Luftproben, die zur Erde gebracht werden, einen definitiven Aufschluss geben. Fest steht: Für eine neue Venus-Exploration war die Motivation niemals größer – denn was wäre spannender, als dort zum ersten Mal extraterrestrisches Leben aufzuspüren?

Über den Autor

Rüdiger Vaas

ist Philosoph, Publizist, Dozent sowie Astronomie- und Physik-Redakteur beim Monatsmagazin bild der wissenschaft und Autor von 14 Büchern, zuletzt „Einfach Hawking!“ (Kosmos, 2021).

Beitrag teilen:

Ähnliche Beiträge

Schattenskulpturen und Molekülaufbau – der magische Winkel zwischen Mathematik, Kunst und Chemie

18. Juni, 2024

Eine auf den ersten Blick völlig unförmige Figur wird um eine Achse gedreht. Plötzlich nimmt ihr Schatten die Gestalt einer aus einer Kindersendung wohlbekannten Maus an. Dreht man sie weiter, erscheinen nacheinander die beiden besten Freunde der Maus: ein Elefant und eine Ente. Wie kann das sein?

Weiter lesen

Wie effizient sind die Kraftstoffe der Zukunft?

28. Mai, 2024

Inmitten der fortschreitenden Debatte über nachhaltige Mobilität ist der Verbrennungsmotor nach wie vor ein zentraler Akteur auf deutschen Straßen und macht den Verkehrssektor zu einem der größten CO2-Verursacher. Um den Klimawandel zu stoppen, müssen wir den CO2-Ausstoß jedoch reduzieren. Die Nutzung erneuerbarer Energien wie Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft und Geothermie anstelle von fossilen Brennstoffen könnte genau dazu beitragen. Der Verkehrssektor könnte durch die Umstellung von Verbrennungsmotoren auf Elektroantriebe oder sogenannte E-Fuels nahezu emissionsfrei sein und somit die Umwelt und das Klima schützen und das Leben auf unserem Planeten nachhaltiger gestalten.

Weiter lesen

Fachkräftemangel in Digitalisierungsberufen

14. Mai, 2024

Obwohl die Digitalisierung ist in den letzten Jahrzehnten viele Bereiche unseres Lebens verändert hat, ist die Integration digitaler Technologien in Bildungseinrichtungen noch nicht so weit fortgeschritten, wie es sich so manche Lehrkraft und so manche Schüler:in wünschen würde. Dabei werden ebendiese Schüler:innen von heute die IT-Fachkräfte von morgen sein.

Weiter lesen

Die besten TED Talks zum Thema Bildung – und welche Impulse sie für den Schulalltag bereithalten

28. Februar, 2024

Wenn wir uns für ein bestimmtes Thema interessieren und dazu unser Wissen erweitern möchten, ist unsere erste Anlaufstelle oft das Internet, gefolgt von Podcasts, Wissensvideos oder Sachbüchern. TED Talks haben in den vergangenen Jahren in Deutschland zwar sicherlich an Bekanntheit gewonnen, fristen jedoch verglichen mit ihrer Popularität in englischsprachigen Ländern wie den USA oder Großbritannien noch immer ein Schattendasein – das jedoch völlig zu Unrecht.

Weiter lesen

Fadenspiele und das Einmaleins im Kreis

11. Januar, 2024

Es ist ein hübsches Spiel für geduldige Kinder: Auf einer Holzplatte ist ein Kreis aufgezeichnet, und auf dem Umfang dieses Kreises sind in gleichmäßigen Abständen p – 1 Nägel eingeschlagen, wobei p in der Größenordnung von einigen Hundert liegt und am besten eine Primzahl ist. Die Nägel n sind fortlaufend nummeriert. Die Aufgabe besteht darin, für alle n von 1 bis p – 1 einen Faden von Nagel n zu Nagel 2n zu ziehen.

Weiter lesen

Die kosmische Krise – warum ein Kontakt mit außerirdischen Intelligenzen bevorstehen könnte

20. Dezember, 2023

Seit ein Artikel in der New York Times im Dezember 2017 über ein geheimes Programm zur Erforschung von unbekannten Luftphänomenen (UAP) im US-Verteidigungsministerium berichtete, häufen sich die Nachrichten zu UAP. Ein ehemaliger Geheimdienstoffizier sagte nun vor dem Kongress aus, dass die USA sogar im Besitz „intakter, nicht menschlicher Technologie“ seien. Sollte uns eine außerirdische Intelligenz besuchen, könnte diese Erkenntnis die Menschheit jedoch in eine kosmische Krise stürzen.

Weiter lesen

Nur mit Licht zum Sterngewicht

5. Dezember, 2023

Albert Einsteins Relativitätstheorie dient heute als Werkzeug: Erstmals wurde die Masse eines Sterns anhand der Deformation seiner Raumzeit ringsum gemessen. Schon 1912 hatte Einstein entdeckt, wie ein Stern durch seine Schwerkraft die Lichtstrahlen eines anderen, viel weiter entfernten Sterns geringfügig verbiegt. Weil der Ablenkwinkel winzig ist, schrieb er 1936, nachdem er diesen Gravitationslinseneffekt erneut untersucht hatte: „Selbstverständlich besteht keine Hoffnung, das Phänomen zu beobachten.“

Weiter lesen

ISS – eine Heimat im All

8. November, 2023

Mit Platz für sieben reguläre Besatzungsmitglieder und einer ununterbrochenen menschlichen Präsenz seit Oktober 2000 ist die Internationale Raumstation (ISS) die größte und erfolgreichste Raumstation aller Zeiten. Ihre Zukunft jedoch wird immer ungewisser.

Weiter lesen

Musik, Papier und die zwölfte Dimension

10. Oktober, 2023

Je größer die Frequenz einer schwingenden Klaviersaite, umso höher ist der Ton, den der Mensch hört. Allerdings steigt die Tonhöhe nicht gleichmäßig mit der Frequenz an, sondern wird vom Gehör logarithmisch abgeflacht.

Weiter lesen

Spannungsfeld Natur – zwischen Stress und Anpassung

27. September, 2023

Der Tag hat noch gar nicht richtig angefangen, da haben wir schon tausend Dinge im Kopf: schnell anziehen, frühstücken, zur Arbeit hetzen … Kaum dort angekommen, füllt sich der Schreibtisch schneller als ein Fußballstadion beim Finale der Weltmeisterschaft. Der Kopierer streikt, das Meeting wurde vorverlegt und der Kaffee ist alle. Nach nur zwei Stunden Arbeit ist man direkt wieder reif für das Bett, weil man letzte Nacht schon wieder kaum geschlafen hat.

Weiter lesen

Hauptsache Lesen? Was beim Bildschirmlesen zu beachten ist

15. September, 2023

Digital First, Textverstehen zweitrangig? Der Eindruck könnte entstehen, wenn man das Leseverhalten von Jugendlichen und jungen Erwachsenen mit den Ergebnissen der empirischen Leseforschung kontrastiert. Denn die Leseforschung sagt, dass wir anspruchsvolle Sachtexte weniger gut verstehen, wenn wir sie digital lesen. Befragt nach ihren Lesegewohnheiten berichten aber Studierende, dass sie mehr als 80 Prozent ihrer Lesezeiten vor dem Bildschirm verbringen. Belletristik wird hingegen lieber auf Papier gelesen als auf dem E-Reader. Dabei gibt die Leseforschung mit Blick auf die narrativen Texte Entwarnung: Ein Nachteil ist mit der digitalen Lektüre nicht verbunden.

Weiter lesen

Kann man aus Lichtschaltern einen Computer bauen?

27. Juni, 2023

Ein raffiniertes Konzept könnte die elementarsten Arbeitsschritte eines Rechners auf eine völlig neue Grundlage stellen – aber das wird voraussichtlich nicht passieren.

Weiter lesen