Venus wordt in veel opzichten beschouwd als de tweelingzus van de aarde, maar dankzij het Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) lijkt één verschil nu duidelijker: In tegenstelling tot de Aarde heeft Venus geen duidelijk fosfor. Fosfine is een gas dat voorkomt in de atmosfeer van de aarde, maar de aankondiging van de ontdekking van fosfine boven de wolken van Venus haalde in 2020 de krantenkoppen.
De reden was het potentieel als biomarker. Met andere woorden, fosfine zou een indicator van leven kunnen zijn. Hoewel het veel voorkomt in de atmosfeer van gasplaneten zoals Jupiter en Saturnus, wordt fosfine op aarde geassocieerd met biologie. Hier wordt het gevormd door rottend organisch materiaal in moerassen en moerassen.
"Fosfine is een relatief eenvoudige chemische verbinding, het is gewoon een fosforatoom met drie hydrogenen, dus je zou denken dat het vrij gemakkelijk te produceren is. Maar op Venus is het niet duidelijk hoe het kan worden gemaakt," zei Martin Cordiner, een onderzoeker in astrochemie en planetaire wetenschap bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Er kunnen andere manieren zijn om fosfine te vormen op een rotsachtige planeet, zoals door bliksem of vulkanische activiteit, maar geen van deze manieren is van toepassing als er gewoonweg geen fosfine is op Venus. En volgens SOFIA is dat er niet.
Na de studie van 2020 hebben een aantal verschillende telescopen vervolgwaarnemingen gedaan om de bevinding te bevestigen of te weerleggen. Cordiner en zijn team volgden dit voorbeeld en gebruikten SOFIA in hun zoektocht.
De onlangs gepensioneerde SOFIA was een telescoop op een vliegtuig en zocht in de loop van drie vluchten in november 2021 naar hints van fosfine aan de hemel van Venus. Dankzij zijn werking vanuit de hemel van de aarde kon SOFIA waarnemingen doen die niet toegankelijk waren vanuit observatoria op de grond. Zijn hoge spectrale resolutie maakte het ook mogelijk om gevoelig te zijn voor fosfine op grote hoogten in de atmosfeer van Venus, ongeveer 75 tot 110 kilometer boven de grond - hetzelfde gebied als de oorspronkelijke vondst - met een ruimtelijke dekking over de hele schijf van Venus.
De onderzoekers zagen geen enkel teken van fosfine. Volgens hun resultaten is er, als er al fosfine aanwezig is in de atmosfeer van Venus, maximaal ongeveer 0,8 delen fosfine per miljard delen al het andere, veel kleiner dan de oorspronkelijke schatting. SOFIA's telescoop op Venus richten was een uitdaging op zich. Het venster waarin Venus kon worden waargenomen was kort, ongeveer een half uur na zonsondergang, en het vliegtuig moest op het juiste moment op de juiste plaats zijn. Venus maakt ook soortgelijke fasen door als de maan, wat het moeilijk maakt om de telescoop op de planeet te richten. Voeg daarbij de nabijheid van de zon aan de hemel - die de telescoop moet vermijden - en de situatie werd snel gespannen.
"Je wilt niet dat zonlicht per ongeluk op je gevoelige telescoopinstrumenten schijnt," zei Cordiner. "De zon is het laatste wat je aan de hemel wilt hebben als je dit soort gevoelige waarnemingen doet." Ondanks het feit dat de groep na de stressvolle observaties geen fosfine vond, was de studie een succes. Samen met aanvullende gegevens van andere observatoria die verschillende diepten in de atmosfeer van Venus onderzoeken, helpen de resultaten van SOFIA bij het opbouwen van het bewijs tegen fosfine in de atmosfeer van Venus, van de evenaar tot de polen.
SOFIA was een gezamenlijk project van NASA en de Duitse ruimtevaartorganisatie DLR. DLR leverde de telescoop, gepland vliegtuigonderhoud en andere ondersteuning voor de missie. NASA's Ames Research Center in de Silicon Valley in Californië beheerde het SOFIA-programma, de wetenschap en de missie in samenwerking met de Universities Space Research Association, gevestigd in Columbia, Maryland, en het Duitse SOFIA-instituut aan de universiteit van Stuttgart. Het vliegtuig werd onderhouden en bediend door NASA's Armstrong Flight Research Center Building 703, in Palmdale, Californië. SOFIA bereikte volledige operationele capaciteit in 2014 en sloot zijn laatste wetenschappelijke vlucht af op 29 september 2022.
Bron: NASA
