Venüs’te Bulunan Fosfin Aslında Sıradan Kükürt Dioksit Olabilir

78
Venüs’ün termal kızılötesinde ışıldayan gece tarafını gösteren bu görüntü, Japonya’nın Akatsuki uzay aracı tarafından alındı. Görsel: JAXA/ISAS/DARTS/Damia Bouic

Eylül ayında Birleşik Krallık’tan astronomların başında olduğu bir ekip, Venüs’ün kalın bulutları içinde kimyasal fosfin tespit ettiklerini duyurmuşlardı. Ekibin Dünya temelli iki radyo teleskopla yapılan gözlemlere dayanan bu tespiti, pek çok Venüs uzmanını şaşırtmıştı. Dünya atmosferi, yaşam tarafından üretilebilen küçük miktarlarda fosfin içeriyor. Venüs’teki fosfin, genelde bir “cehennem” olarak anılan gezegenin, bir şekilde asidik bulutlarının içinde yaşam barındırıyor olabileceği söylentisini ortaya çıkarmıştı.

Birbiri İle Çelişen Sonuçlar

Bu ilk iddiadan bu yana başka bilim ekipleri, fosfin tespitinin güvenilirliğinden şüphe duyuyorlardı. Washington Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından yönetilen bir ekip başlangıçtaki fosfin iddiasının temelindeki radyo teleskop gözlemlerini tekrar ele almak ve kapsamlı şekilde tekrar yorumlamak için, Venüs’ün atmosferi içindeki koşulların sağlam bir modelini kullandılar. Yayınladıkları makaleye göre bu ekip hiç fosfin tespit etmiyordu.

Çalışmanın yazarlarından Profesör Victoria Meadows’a göre “Venüs’ün bulutlarında bulunan fosfin yerine veriler alternatif bir hipotezle uyumluydu: Kükürt dioksit tespit ediyorlardı.” “Kükürt dioksit Venüs’ün atmosferindeki en yaygın üçüncü kimyasal bileşik ve yaşamın bir işareti olarak değerlendirilmiyor.”

Venüs’ün Mariner 10 uzay aracının 1974 verileri kullanılarak oluşturulmuş bir görüntüsü. Görsel: NASA/JPL-Caltech

Yeni çalışmanın ardındaki ekipte NASA JPL, NASA GSFC, Georgia Teknoloji Enstitüsü, NASA Ames Araştırma Merkezi ve Kaliforniya Üniversitesi’nden bilim insanları da bulunuyor.

Kükürt Dioksit İhtimali Daha Olası

Ekip, Venüs için mümkün olan seviyelerde kükürt dioksitin yalnızca gözlemleri açıklamakla kalmadığını, aynı zamanda astronomların gezegenin sülfürik asit bulutları da içeren atmosferi ve çetin kimyasal ortamı hakkında bildikleriyle de daha uyumlu olduğunu gösteriyor. Ayrıca araştırmacılar ilk sinyalin atmosferin bulut katmanından değil, çok daha yukarıdan, Venüs atmosferinde fosfin moleküllerinin saniyeler içinde parçalanacağı üst bir katmandan kaynaklandığını da gösteriyorlar. Bu da sinyali kükürt dioksitin ürettiği fikrini destekliyor.

Hem sözde fosfin sinyali, hem de verilerin bu yorumu radyo astronomiyi merkeze alıyor. Tüm kimyasal bileşikler elektromanyetik spektrumun farklı dalga boylarını soğurur, buna radyo dalgaları, X-ışınları ve görünür ışık da dahildir. Astronomlar diğer özelliklerinin yanında kimyasal kompozisyonları hakkında bilgi edinmek için gezegenlerden gelen radyo dalgalarını, ışığı ve diğer emisyonları kullanırlar.

Venüs yüzeyinin bilgisayarla oluşturulmuş üç boyutlu bu görüntüsünde Maat Mons gösteriliyor. Bu NASA Magellan görseli 22 Nisan 1992’de yayınlandı. Görsel: NASA
James Clerk Maxwell Teleskobu. Görsel: William Montgomerie

Daha Kapsamlı Çalışmalar Yapıldı

2017’de James Clerk Maxwell Teleskobu’nu (JCMT) kullanan bir ekip, Venüs’ten gelen radyo emisyonlarında 266,94 gigahertzde bir yapı keşfetmişti. Hem fosfin hem de kükürt dioksit bu frekansın yakınlarında radyo dalgalarını soğurur. Aynı ekip ikisi arasındaki farkı ortaya çıkarmak için 2019’da Atacama Büyük Milimetre/milimetrealtı Dizisi’ni (ALMA) kullanarak Venüs’ün devam gözlemlerini yaptılar. Yalnızca kükürt dioksitin soğurma yaptığı frekanslardaki ALMA gözlemleri üzerinde yaptıkları analizler, Venüs’teki kükürt dioksit seviyelerinin 266,94 gigahertzdeki sinyali açıklayamayacak kadar düşük olduğuna karar vermelerine yol açmıştı ve sinyal bunun yerine fosfinden geliyor olmalıydı.

Bu yeni çalışmada ise araştırmacılar Venüs atmosferindeki koşulları modelleyerek ve bunu,  JCMT ve ALMA veri setlerinde görülen (ve görülmeyen) yapıları kapsamlı şekilde yorumlamak üzere bir temel olarak kullanarak başladılar.

Çalışmanın başyazarı Andrew Lincowski “bu, yayılıcı transfer modeli olarak bilinen şey ve Venüs’ün Dünya üzerindeki gözlemevleri ve Venus Express gibi uzay aracı görevleri de dahil farklı kaynaklardan onlarca yıllık gözlemlerinin verilerini birleştiriyor” diyor.

Ekip Venüs’ün atmosferindeki farklı seviyelerde fosfin ve kükürt dioksit sinyallerini ve bu sinyallerin JCMT ve ALMA tarafından 2017 ve 2019 konfigürasyonlarında nasıl alınmış olduklarını simüle etmek için bu modeli kullandı. JCMT ile alınan 266,94 gigahertzlik sinyalin şekline bakıldığında, ekibe göre soğurma Venüs’ün bulut katmanında değildi. Bunun yerine gözlemlenen sinyalin büyük bölümü yüzeyden yaklaşık 50 mil yukarıdan, Venüs’ün mezosferinden kaynaklanıyordu. Bu irtifada sert kimyasallar ve morötesi radyasyon fosfini saniyeler içinde parçalayacaktı.

Sinyalin Kaynağı Fosfinin Bulunamayacağı Yerden

Meadows’a göre “mezosferdeki fosfin, Venüs’ün bulutlarındaki fosfinden daha da kırılgan”. “JCMT sinyali mezosferdeki fosfinden gelseydi, sinyalin gücünü ve bileşiğin bu irtifadaki saniye altı yaşam süresini karşılamak için, oksijenin fotosentez ile Dünya atmosferine pompalanmasından yaklaşık 100 kat daha hızlı şekilde taşınması gerekirdi.”

Araştırmacılar aynı zamanda ALMA verilerinin büyük ihtimalle Venüs atmosferindeki kükürt dioksit miktarını belirgin biçimde azımsadığını keşfettiler. Bu, önceki ekibin 266,94 gigahertzlik sinyalin fosfinden geldiğini ileri sürerken kullandığı bir gözlemdi.

Çalışmanın yazarlarından bir diğeri, JPL araştırmacısı Alex Akins, “2019 gözlemleri sırasında ALMA anten konfigürasyonu istenmeyen bir yan etkiye sahipti” diyor. “Venüs atmosferinin neredeyse her yerinde bulunabilen, mesela kükürt dioksit gibi gazların sinyalleri, daha küçük bir ölçekte dağılmış olan gazlardan daha zayıftır.”

Başlangıç Varsayımları Eksik Olabilir

Spektral çizgi seyrelmesi adı verilen bu olay, JCMT gözlemlerini etkilememiş ve ne kadar kükürt dioksit görüldüğünün eksik değerlendirilmesine yol açmış olmalıydı.

Lincowski’ye göre “bu yapay olarak zayıf ALMA sinyali yüzünden düşük miktarda kükürt dioksit tespit edildiği sonucuna vardılar”. “Ama bizim modelimiz, çizginin seyreldiği ALMA verilerinin yine de tipik hatta daha büyük miktarlarda Venüs kükürt dioksitiyle uyumlu olacağını gösteriyor, bu da gözlenen JCMT sinyalini tam olarak açıklıyor.”

Atacama Büyük Millimetre/milimetrealtı Dizisi’nin (ALMA) 12 metrelik antenleri gökyüzünü izliyor. Görsel: ALMA/ESO/C. Malin

Meadows, “bu yeni keşif duyurulduğunda belirtilen düşük kükürt dioksit bolluğu, Venüs ve bulutları hakkında zaten bildiklerimizle ters düşüyordu” diyor. “Yeni çalışmamız, Venüs mezosferindeki tipik miktarlarda kükürt dioksitin, JCMT ve ALMA verilerinde, hem sinyal tespitlerini, hem de tespit edilemeyişlerini, fosfine ihtiyaç duymadan nasıl açıklayabileceğini gösteren tam bir tablo oluşturuyor.”

Dünyanın her yanından bilim ekipleri, Dünya’nın bulutlarla örtülü komşusunun yeni gözlemlerini yaparken bu yeni çalışma, bir şeylerin jeolojik, kimyasal ya da biyolojik olarak bulutlardaki fosfini üretiyor olması gerektiği iddiasına farklı bir açıklama sunuyor. Ama bu sinyalin daha basit bir açıklaması var gibi görünse de, zehirli atmosferi, insafsız basıncı ve Güneş Sistemi’nde Güneş’ten sonra en yüksek bazı sıcaklıklarıyla, Venüs hala keşfedilmeyi bekleyen pek çok gizem sunan bir dünya olmayı sürdürüyor.