Der NASA-Simulator hilft, Licht in die Geheimnisse des Sonnensystems zu bringen

Auch in unserem kosmischen Hinterhof, dem Sonnensystem, bleiben viele Fragen offen. Auf der Venus gibt es vulkanähnliche Formationen, aber es ist nicht bekannt, ob sie aktiv sind. Die Oberfläche des Mars deutet darauf hin, dass es einst einen riesigen Ozean gab, aber wie er verschwand, bleibt unklar. Andererseits halten jüngste Nachweise chemischer Verbindungen, die auf das Vorhandensein biologischer Aktivität auf Mars und Venus hindeuten könnten, sogenannte Biosignaturen, die Suche nach Leben außerhalb der Erde am Leben. Die Antworten könnten in der Analyse des Lichts liegen, das uns von diesen Planeten durch die „Fingerabdrücke“ erreicht, die die Moleküle im Spektrum dieses Lichts hinterlassen.

In der jetzt veröffentlichten Studie in Atmosphäreverglichen Forscher des Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Lissabon, Portugal) Simulationen, die mit dem Planetary Spectrum Generator (PSG), einem Planeten-Spektrum-Simulator, erhalten wurden, mit Beobachtungen von Infrarotlicht von den Planeten Venus, Mars und Jupiter.

Unter Verwendung von PSG, das von der NASA entwickelt wurde, konnte das Team die Ergebnisse einiger Beobachtungen erklären und zu dem Schluss kommen, dass dieser Simulator ein wirksames Werkzeug zur Untersuchung der Fülle chemischer Verbindungen ist, die in kleinen Mengen in Planetenatmosphären vorhanden sind.

Eine der analysierten chemischen Verbindungen, Methan, kann sowohl aus biologischer Aktivität als auch aus geologischen Prozessen stammen. Aus diesem Grund bleibt seine schwer fassbare Präsenz auf dem Mars mit der Entdeckung durch die Raumsonde Mars Express und dem Fehlen einer Entdeckung durch die Raumsonde ExoMars TGO ein Rätsel.

„Durch die Variation der Parameter unserer Simulationen konnten wir diesen Nachweis und Nichtnachweis von Methan auf dem Mars erklären und die Bedingungen und Orte verstehen, unter denen sie auftreten können. Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Assoziation von Methan auf dem Mars aufzuklären die mögliche Existenz von Leben“, erklärt Pedro Machado (IA & Ciências ULisboa), Co-Autor dieser Studie.

Eine weitere Unbekannte auf dem Roten Planeten, die auch für das wissenschaftliche Gebiet der Suche nach Leben außerhalb der Erde, die Astrobiologie, von großem Interesse ist, ist das Schicksal des größten Teils seines Wassers. Beweise deuten darauf hin, dass dies einst in Hülle und Fülle auf dem Planeten floss und dass ein Großteil der nördlichen Hemisphäre einst ein riesiger Ozean war. Heute ist der Mars eine Eiswüste.

„Die Kenntnis des Verhältnisses zwischen zwei Varianten von Wasserstoff, dem Deuterium-Isotop und einfachem Wasserstoff, hilft uns, die zeitliche Entwicklung von Wasser auf dem Mars zu verstehen. Deuterium ist ein schweres Wasserstoffatom, sein Kern enthält ein weiteres Neutron, also Wasser, H2O, aus dem es besteht ein Deuteriumatom und ein Wasserstoffatom, HDO, schwerer sind und schwerer in den Weltraum entkommen können. Der mit dieser Studie mögliche Vergleich dieses Verhältnisses auf globaler und lokaler Ebene auf dem Mars gibt uns wertvolle Informationen über das Schicksal des Marswassers. “, erklärt João Dias (IA & Ciências ULisboa), Hauptautor dieser Studie.

Phosphin, das ebenfalls in dieser Studie enthalten ist, kann in Umgebungen mit hohem Druck und hoher Temperatur in Gegenwart von Phosphor und Wasserstoff, den beiden chemischen Elementen, aus denen es besteht, spontan produziert werden. „Das passiert auf Jupiter, wobei Phosphin mitverantwortlich für die bunten Bänder in der Atmosphäre dieses Gasriesen ist“, erklärt Pedro Machado, „aber auf einem felsigen Planeten wie der Erde, wo diese extremen Bedingungen nicht existieren, seine Anwesenheit ist mit biologischer Aktivität verbunden.“

Als im Jahr 2020 eine Studie Phosphin in den Wolken der Venus identifizierte, richtete die wissenschaftliche Gemeinschaft ihre Aufmerksamkeit auf diesen Planeten. „Weitere Studien, die unter anderen Bedingungen durchgeführt wurden, zeigten, dass Phosphin möglicherweise gar nicht oder in viel geringeren Mengen als ursprünglich identifiziert vorhanden ist, was wir ebenfalls reproduzieren konnten“, fügt Pedro Machado hinzu.

Noch immer auf der Venus „ist Schwefeldioxid für uns sehr wichtig, um zu wissen, ob es vulkanische Aktivität gibt. Durch die genaue Bestimmung der Häufigkeit dieser Verbindung in verschiedenen Höhen, wie wir es mit PSG gezeigt haben, werden wir in der Lage sein, darauf zu schließen Herkunft“, fügt João Dias hinzu.

„Diese Arbeit ist von großer Bedeutung für Weltraummissionen, die jetzt entwickelt werden, wie EnVision, Ariel und Mars Express, von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), an der IA beteiligt ist, indem sie uns die erwarteten Werte für diese Chemikalie mitteilt Komponenten und ermöglicht die Optimierung der Instrumente, die für diese Missionen entwickelt werden, um innerhalb des Bereichs der erwarteten Werte zu detektieren“, sagt Pedro Machado, der Co-Ermittler dieser Missionen ist.

„Insbesondere Missionen wie Ariel, die die Atmosphären von Planeten untersuchen werden, die andere Sterne als die Sonne umkreisen, Exoplaneten, profitieren stark von dieser Art von Sonnensystemstudien, die als Modell für das dienen können, was wir hoffentlich draußen beobachten können des Sonnensystems“, fügt João Dias hinzu.

„Diese Demonstration der Wirksamkeit von PSG ist sehr wichtig für die wissenschaftliche Gemeinschaft, und das IA steht an vorderster Front dieser Studien, indem es in sein Planetary Systems-Team Spezialisten sowohl für die Untersuchung der Atmosphären von Planeten im Sonnensystem als auch im Sonnensystem einbezieht Erkennung und Charakterisierung von Exoplaneten“, sagt Pedro Machado.

Bereitgestellt von der Universität Lissabon