Extrém földi körülményekhez alkalmazkodott élőlényeknek sem jelent megfelelő környezetet a Vénusz légköre, annak rendkívül alacsony relatív páratartalma miatt, derül ki egy nemrég megjelent kutatásból.

A Nature Astronomy folyóiratban június végén közölt tanulmány eredményei rendkívül valószínűtlenné teszik, hogy bármilyen földihez hasonló élet létezzék a bolygó légkörének 50-70 kilométeres magasságban lévő, a felszín pokoli körülményeihez képest jóval mérsékeltebb viszonyokkal rendelkező rétegében.

Annak felvetése, hogy a Vénusz légkörében elképzelhető élet, legalább 1967-re nyúlik vissza, amikor Carl Sagan bolygókutató és tudományos ismeretterjesztő Harold Morowitz kollégájával egy a Nature-ben publikált tanulmányukban elemezték ennek lehetőségét. Az elgondolás tavaly szeptemberben kapott látszólag hatalmas lökést, amikor a Vénusz már említett, földihez hasonló körülményekkel rendelkező felhőrétegében az egyes kutatók által az élet kémiai jeleként értelmezett szervetlen foszformolekulákat, foszfint azonosítottak.

Amint azonban nem sokkal később kiderült, annyi foszfin biztosan nincs a Vénuszon, amennyit először a kutatók találtak; független szakemberek szerint a foszfinjelért normál kén-dioxid-molekulák lehettek felelősek. Biztosan csak a 2028-2030 közt induló DAVINCI+ légköri ereszkedőegység révén derülhet majd ki, hogy mi a helyzet a foszfinnal a Vénusz légkörében.

John Hallsworth és kollégáinak a Nature Astronomyban megjelent tanulmánya alapján ugyanakkor a foszfin jelenléte esetén sem érdemes élet létezését valószínűsítenünk a Vénuszon. A kulcs a légköri relatív páratatartalomnak megfelelő technikai fogalomban, a vízaktivitásban van, ami fontos meghatározója annak, hogy milyen körülmények között képesek még mikroorganizmusok funkcionálni. A relatív páratartalom azt fejezi ki, hogy mennyi vízpára van a levegőben arányaiban ahhoz képest, amennyi az adott hőmérsékleten lehetne. A relatív páratartalom maximális értéke 100 százalékban van meghatározva, míg a vízaktivitásé 1-ben, az adott hőmérsékleti és légnyomási viszonyok közt.

Egyes extrém körülményekhez alkalmazkodott földi élőlények, azaz extremofilek, mint a szárazságtűrő Aspergillus penicillioides vagy Xeromyces bisporus gombák még 0,6 körüli vízaktivitási érték esetén is képesek anyagcserére és sejtosztódásra. Csakhogy a szakemberek kiderítették, hogy a Vénusz légkörének 42-68 kilométer közötti, a földi tengerszinti viszonyokhoz leginkább hasonló rétegében a jellemző vízaktivitás meg sem közelíti ezt a 0,6-os értéket. A felhőzetben jelen lévő nagy mennyiségű kénsav jelentősen korlátozza a vízaktivitást, 0,004-es érték körülire vagy az alá, ami közel százszor kevesebb, mint ami a legellenállóbb földi élőlények aktív életfolyamataihoz szükséges.

Hallsworth és szerzőtársai a Vénuszon kívül a Föld, a Mars és a Jupiter légkörének vízaktivitási értékeit is vizsgálták, megállapítva, hogy a földi légkör legalsó rétegében, a troposzférában, valamint a Jupiter légkörének egyes részein megfelelő az élethez a vízaktivitás értéke. A kutatók szerint emellett módszerük nemcsak a Naprendszerünkben található bolygókra, hanem más csillagok körüli exobolygókra is alkalmazható lehet, a 2021-ben induló James Webb űrteleszkóp mérései segítségével. Ez segíthet leszűkíteni azokat a naprendszeren kívüli célpontokat, amelyeken potenciálisan létezhet élet.

A vénuszi légkör a legellenállóbb földi élőlényekkel sem kompatibilis

Kiindulásként a kutatók a NASA MEPAG Mars-kutatási csoportjának egy 2013-2014 közt készült jelentését vették alapul, amelynek eredetileg földi életformák által lakható speciális marsi régiók felderítése volt a feladata. Ehhez persze meg kellett határozniuk, hogy mik azok a legextrémebb körülmények, amelyek között a földi extremofilek még képesek aktív életfolyamatokra, legyen az hőmérsékleti vagy éppen vízaktivitási érték. Mint a szakemberek összefoglalják, az utóbbi érték legalsó limitjét ez a jelentés 0,605-ben állapította meg, azonban újabb eredmények 0,585-re teszik az Aspergillus penicillioides gomba esetén.

A kutatók szerint a Vénusz kapcsán nem elsősorban az a probléma, hogy a kénsavas felhőzet extrém savas kémhatással jár, mert ismert olyan mikróba, mint az archeák közé tartozó Picrophilus torridus, amely -0,06-os pH-érték mellett is képes növekedésre. A Vénusz légkörében jelenlévő kénsav mennyisége azonban erősen negatív hatással van a vízaktivitásra, jelentősen csökkentve annak lehetséges értékét.

A vénuszi vízaktivitás meghatározásához közvetlen hőmérsékleti és légnyomásadatokat és a vízpára mennyiségének száraz levegő tömegéhez viszonyított ismert arányát használták. Kiderült, hogy a kérdéses, a felszíntől 42-68 kilométeres magasságban lévő rétegben a legnagyobb relatív páratartalom 0,37 százalékos (63 kilométer magasan, ahol -25 Celsius-fok az átlagos hőmérséklet), ami 0,0037-es vízaktivitás-értéknek felel meg. Mindez 158-szor kevesebb, mint amire a vízaktivitás szempontjából legellenállóbb földi élőlénynek szüksége van, és a kutatók szerint termodinamikai okokból ez a szakadék áthidalhatatlan.

Bár elméletben elképzelhető, hogy vénuszi mikrobák speciális adaptációkkal rendelkeznek, John Hallsworth és kollégái szerint a vénuszi vízaktivitás mértéke olyan alacsony, hogy a víz nem lenne képes betölteni az élethez elengedhetetlen funkcióit, és így az életet felépítő olyan makromolekulák, mint a fehérjék, működésképtelenek lennének.

A Jupiter felhői közt elméletileg túlélhetnek mikrobák

A szakemberek tanulmányukban vizsgálták még a Mars, a Föld és a Jupiter légkörének vízaktivitását is. Bár ez csak egy feltétel a sok közül, amelyeknek egy lakható környezetnek meg kell felelnie, szerintük fontos első lépés lehet a lakhatóság lehetőségének meghatározása felé.

A Mars vékony légkörének jégkristályokból álló felhőiben a vízaktivitás 0,537 körül alakul, ami kissé alatta marad az aktív földi élethez szükséges limitnek. A felhőkre jellemző -73 Celsius-fokos hőmérséklet azonban lényegében kizárja aktív életfolyamatok létezését. A Földön a sztratoszféra felső rétege és az 50-85 kilométer közti mezoszféra biztosan túl száraz az életnek, míg légkörünk legalsó rétege, a troposzféra többnyire élethez alkalmas környezetet kínál a vízaktivitás szempontjából is.

A kutatók a belső bolygóknál távolabbi égitestet is tudtak vizsgálni, köszönhetően a Galileo légköri szondának, amely 1995-ben több mint 60 ezer kilométeres sebességgel lépett be a Jupiter légkörébe, közel egy órán át vizsgálva azt. A légköri egység által gyűjtött hőmérsékleti és légnyomásadatok segítségével a szakemberek most meg tudták állapítani, hogy a légkör azon részében, ahol a hőmérséklet -40 és +10 Celsius-fok közt alakul, a vízaktivitás esetenként bőven a földi élethez szükséges alsó határt jelentő 0,585 felett van. A Jupiter esetén talált kedvező vízaktivitási értékek persze nem azt jelentik, hogy bármilyen élőlény ki is tudja őket használni, hiszen más faktorok, mint például a rendkívül kedvezőtlen sugárzási környezet vagy a tápanyagok hiánya nem kedveznek az élet számára.

A szakemberek által kidolgozott módszertan lehetővé teszi, hogy a Jupiterhez hasonlóan a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz vízaktivitását is meghatározzák, de ehhez először a Galileo szondáhpz hasonló légköri ereszkedőegységeket kellene küldeni a bolygók légkörébe.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: