Fosfine op Venus wijst naar explosief vulkanisme

Artist impressie van een vulkaanuitbarsting op Venus
Artist impressie van een vulkaanuitbarsting op Venus. Credit: ESA / AOES Medialab.

In 2020 ontdekten planeetwetenschappers kleine hoeveelheden fosfine (PH3) in de atmosfeer van Venus. Ze deden de ontdekking met de James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) en de Atacama Large millimeter/submillimeter Array (ALMA) radiotelescopen. Fosfine wordt als een biomarker gezien voor leven. In een nieuw artikel dat is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, schrijven onderzoekers van de Cornell universiteit dat het plausibel is dat dit fosfine door middel van vulkanische activiteit in de atmosfeer van Venus is gekomen.

Volgens de onderzoekers is het nuttig je af te vragen waarom er fosfine in de atmosfeer voorkomt, als het er echt is. Fosfine wordt voor wetenschappers gezien als een potentiële biosignatuur die ontstaat bij oxidatieprocessen in de atmosfeer van aardse planeten. De specifieke route van biologische productie van fosfine blijft echter nog steeds zeer onzeker omdat er geen directe metabole route bekend is.

De auteurs veronderstellen dat sporenhoeveelheden fosfiden die in de mantel van de planeet zijn ontstaan een plausibele abiotische bron zijn van de waargenomen fosfine in de atmosfeer van Venus. In hun hypothese worden kleine hoeveelheden fosfiden, afkomstig diep uit de mantel, door vulkanisme naar het oppervlak gebracht. Deze fosfiden worden vervolgens door vulkaanuitbarstingen in de atmosfeer uitgestoten inde vorm van vulkanisch stof.

Voldoende grote uitbarstingen, vergelijkbaar met de omvang van de vulkaanuitbarsting van de Krakatau in 1883 in Indonesië, zouden materiaal rechtstreeks in de zwavelzure wolkenlaag van Venus kunnen injecteren. Deze explosieve vulkanische uitbarstingen werden al door andere wetenschappers gebruikt om de periodieke veranderingen van zwaveldioxide in de atmosfeer van Venus te verklaren.

Daar, in die wolkenlaag, reageren deze fosfiden met zwavelzuur om zo fosfine te vormen. Volgens de onderzoekers zegt dit fosfine dus helemaal niks over de biologie van Venus maar geeft het informatie over de geologie van de planeet. De wetenschap wijst op een planeet die vandaag de dag of in het zeer recente verleden actief explosief vulkanisme heeft of heeft gekend.

Het fosfinemodel van de onderzoekers suggereert dat explosief vulkanisme optreedt, terwijl radarbeelden van de Magellan ruimtesonde van de NASA in de jaren ’90, enkele geologische structuren laten zien die deze theorie ondersteunen.

Als Venus fosfide heeft, een vorm van fosfor die aanwezig is diep in de mantel van de planeet, en als het op een explosieve, vulkanische manier naar het oppervlak wordt gebracht en vervolgens in de atmosfeer wordt geïnjecteerd, dan reageren die fosfiden met het zwavelzuur van de atmosfeer van Venus tot fosfine.

In 1978 ontdekten wetenschappers tijdens de Pioneer-missies van de NASA variaties van zwaveldioxide in de bovenste atmosfeer van Venus, dit duidt op mogelijk explosief vulkanisme, vergelijkbaar met de omvang van de vulkaanuitbarsting van de Krakatau in 1883.

Maar het bevestigen van explosief vulkanisme op Venus aan de hand van het gas fosfine was totaal onverwachts.

Artikel: N. Truong & J.I. Lunine. 2021. Volcanically extruded phosphides as an abiotic source of Venusian phosphine. PNAS 118 (29): e2021689118;

 

Eerste publicatie: 13 juli 2021
Bron: Sci-News