Absorptionsspektra berättar om gaser i atmosfärer

De senaste dagarna har vi fått veta Venus atmosfär med till visshet gränsande sannolikhet innehåller ämnet fosfin. [1] Hur kan man avgöra det utan att sända en rymdfarkost för att ta atmosfärsprover?

Gaser avger både emissions- och absorptionsspektra. Molekyler i rörelse sänder ut fotoner (elektromagnetisk strålning) i proportion till sin temperatur. Detta ger karakteristiska emissionsspektra för alla ämnen, men största delen faller utanför det synliga området. Tydliga exempel är neonskyltar med olika färger beroende på gas.

När fotoner med lämpliga frekvenser passerar genom en gas kan de råka träffa på eller nära vissa molekylers egenfrekvens (resonans) och absorberas. Då kan man mäta en karakteristisk dipp (minskning) i det passerande fotonflödet, ett absorptionsspektrum.

Venus-mätningarna har gjorts med radiofrekvenser i millimeterområdet. För att det ska fungera måste radioteleskopen [2] vara mycket högt och ensligt belägna för att inte få med störningar.

Detta är i linje med hur växthusgaser fungerar. Värmestrålning från Jorden absorberas och värmer vår atmosfär analogt med hur en sovsäck håller dig varm trots att det är kallt omkring dig.


[1] Fosfin består av en fosfor- och fyra väteatomer och påminner i sin molekylära uppbyggnad starkt om metan (en kol- och fyra väteatomer)

[2] Ett av observatorierna (med 66 antenner) är ALMA, beläget i Atacamaöknen i södra Chile. https://en.wikipedia.org/wiki/Atacama_Large_Millimeter_Array

Spår av liv -runt- Venus?

Planeten Venus har en omöjlig miljö för liv som vi känner det. Temperaturen vid ytan är så hög att bly smälter, atmosfären är till 96.5 % koldioxid (Kallas ibland för ‘livets gas’ av vissa klimatskeptiker!) och trycket vid markytan är 91 gånger högre än på Jorden.

Likafullt har man med avancerade metoder lyckats registrera signaler som överensstämmer med ämnet fosfin. [1]

https://www.svt.se/nyheter/vetenskap/mojliga-spar-av-liv-pa-venus

Fosfin påminner starkt om metan men med en fosforatom istället för kol. Fosfin är starkt reaktivt och kan, liksom metan, bildas och varaktigt existera där syrehalten är extremt låg. Båda ämnena bildas på Jorden vid processer som är associerade med liv och de bryts ner förhållandevis snabbt. Om fosfin faktiskt finns i Venus atmosfär måste det innebära en pågående nybildning.

Detta kan, enligt forskarna, inte inträffa på eller nära planetens yta, där är förhållandena alltför extrema. Högre upp i atmosfären blir temperatur och andra faktorer rimligare vilket kan möjliggöra nybildning men bakgrunden är än så länge inte utredd.

https://www.wired.com/story/dr-phosphine-and-the-possibility-of-life-on-venus/

https://www.nationalgeographic.com/science/2020/09/possible-sign-of-life-found-on-venus-phosphine-gas/

Phosphine gas found in Venus’ atmosphere may be ‘a possible sign of life’

Tillägg 20200921 Professor Poliakoff berättar om fosfine i en Periodic Video.: https://youtu.be/NKWiOwt7eCo


[1] Fosfin: https://sv.wikipedia.org/wiki/Fosfin och https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphine