Venus ja elämä
Venusta kutsutaan hyvällä syyllä Maan sisarplaneetaksi Aurinkokunnassa. Se on massaltaan ja kooltaan hyvinkin tarkasti Maan kokoinen ja kiertää Aurinkoa hyvin samankaltaisella radalla kuin oma kotiplaneettamme, vaikkakin jonkin verran lähempänä. Venus ja Maa ovat syntyneet samasta Aurinkoa alkujaan ympäröineesstä materiakiekon tiheysrenkaasta, ja niiden koostumus on keskenään lähes identtinen. Planeetat poikkeavat kuitenkin toisistaan kuin lastenlaulun Päivänsäde ja Menninkäinen. Maa on leppoisa paratiisi, jossa nestemäinen vesi virtaa elämän eliksiirinä valtavalle kirjolle eläviä organismeja, kun taas Venus on yhtä kuuma kuin joidenkin suosimat pyrolyysiuunit, jotka polttavat puhdistustoimenpiteenä 500 Celciusasteen lämpötiloissa viimeisetkin orgaanisten ruoka-aineiden rippeet tomuksi. Eläville organismeille sellainen käsittely ei jätä mahdollisuuksia, vaikka kestääkin vain hetken. Venuksen pinnalla valtaisa kuumuus on puolestaan ainaista.
Venuksen pinta on tappava paikka kaikelle tuntemallemme tai edes kuviteltavissa olevalle elämälle. Mitkään monimutkaiset yhdisteet eivät voi selviytyä sen pinnnan poltteessa ja juuri kemian poikkeuksellinen kompleksisuus on käsityksemme mukaan yksi elämää parhaiten määrittäviä tekijöitä. Mutta niin ei ole ollut aina, vaan Venuksen pinnalla on muinoin virannut vesi ja se on ollut hyvinkin samankaltainen kuin varhainen Maa. Erot planeettojen nykyisissä olosuhteissa eivät kuitenkaan aiheudu vain niiden erilaisista rataetäisyyksistä suhteessa planeettakuntamme säteilyn lähteeseen, Aurinkoon. Lähempänä Aurinkoa suurempi määrä lämmittävää säteilyä tekee Venuksesta kuumemman kuin Maa, muttei sentään niin kuumaa, että elämä kävisi täysin mahdottomaksi sen pintaolosuhteissa. Varsinaisen kuoliniskun Venuksen pinnan elinkelpoisuudelle tuottaa sen Maan ilmakehää noin sata kertaa paksumpi lähes yksinomaan hiilidioksidista koostuva kaasukehä, jonka massiivinen kasvihuoneilmiö verhoaa planeetan ainaiseen kuumuuteen. Kaasukehän ominaisuudet ratkaisevat hyvinkin pitkälti planeettojen elinkelpoisuuden, ja Venus näyttää siltä osin saaneen kosmisessa arvonnassa heikot lottonumerot.
Se ei kuitenkaan ole estänyt tutkijoita spekuloimasta. Varhaiset tähtitieteilijät arvelivat Venuksen voivan olla elävä kuten Maakin, mutta heidän spekulaationsa eivät pohjautuneet kovinkaan kattaviin tietoihin planeetan ominaisuuksista. Harmina on Venusta kauttaaltaan peittävä paksu pilviverho, joka estää sen pinnan havaitsemisen erittäin tehokkaasti. Siksi planeetan tarkempi tutkiminen sai odottaa aina avaruusaikaan asti (Kuva 1.). Vasta luotainten ohilennot ja kourallinen onnistuneita laskeutumisia planeetan kaasukehään ja pinnalle paljastivat, että hiilidioksidikaasukehä on alaosistaan erittäin kuuma ja pilvet kostuvat rikkihappopisaroista. Ajatukset elämästä Venuksen pinnalla sulivat yhtä nopeasti kuin lumiukko sulaisi sen pintaolosuhteissa.
Kertomus ei kuitenkaan pääty siihen. Venuksesta on tehty vuosikymmenten saatossa merkittäviä havaintoja, joiden tuloksia ei edelleenkään ymmärretä aivan täysin. Planeetan kaasukehässä on jotakin ultraviolettivaloa suodattavaa ainesta, jonka luonteesta ei ole toistaiseksi varmaa tietoa. Tiedämme kuitenkin, että aineksen määrä vaihtelee kaasukehän pilvikerroksen eri osissa riippuen virtauksista ja turbulenssista ja säteilyn suodatus muistuttaa maanpäällisten mikrobien ominaisuuksia. Sen selitykseksi on tarjottu mikrobien olemassaoloa planeetan pilvikerroksien sisällä, mikä kuulostaa aivan yhtä uskomattomalta kuin mahdottomaltakin. Mutta selitystä ei ole onnistuttu poissulkemaankaan, ja energeettisesti ja biokemiallisesti toimimaan kykeneviä venuslaisen elämän kiertokulkuja on ehdotettu. Tuoreimpien tulosten mukaan jotkin kompleksiset raudan ja rikin yhdisteet voisivat selittää ainakin osan ultraviolettivaloa suodattavasta vaikutuksesta, mutta yhdisteitä ei ole päästy havaitsemaan paikanpäältä. Muutaman vuoden takainen tulos, jonka mukaan Venuksen pilvissä esiintyisi biomarkkerina pidettyä fosfiinia on sen sijaan ammuttu alas tiedeyhteisön koetettua varmentaa havaintoa onnistumatta siinä.
Elämänkierto Venuksen pilvikerroksessa olisi pääpiirteiltään varsin yksinkertainen. Solut leijailisivat pilvikerroksen alapuolella kuin pölyhiukkaset, joita myös nousee kaasukehään planeetan pinnalta virtausten ja pyörteilyn seurauksena tarjoten elämän vaatimat mineraalit. Solujen ajautuessa riittävän korkealle ne voisivat toimia ytiminä, joiden ympärille pisarat alkavat muodostua. Rikkihappokaasu ja pienet määrät vettä kertyisivät pölyhiukkasten ja mikrobien ympärille muodostaen pisaroita ja tuottaen planeetan jatkuvan pilviverhon. Se vapauttaisi mikrobit pieneen pisaramaiseen elinympäristöönsä ja ne voisivat aloittaa aineenvaihduntansa toiminnot aktiivisina soluina. Ympäristö olisi tietenkin suunnattoman hapan ja kuiva, mutta rikkihappopisaroiden seassa on pieniä määriä vettä solujen käyttöön. Ne voisivat jakautua ja tuottaa energiaa käyttäen saamaansa ultraviolettisäteilyä valokemiallisten reaktioidensa ajurina. Se voisi selittää planeetan kaasukehästä tehdyt havainnot.
Soluilla voisi olla myös aineenvaihduntatuotteensa, ja niiden biokemia saattaisi vapauttaa vetysulfidia ja rikkidioksidia. Venuksen kaasukehästä on havaittu molempia, mikä on hämmästyttänyt tutkijoita, koska niiden olemassaolo samanaikaisesti vaati taustalleen tuntemattoman aineksia tuottavan kemiallisen reaktioketjun. Elävien solujen biokemia voisi tarjota sellaisen mahdollisuuden mutta ainakin rikkidioksidia voi päätyä kaasukehään jo tulivuoritoiminnan myötä. Tuoreimmat tutkimustulokset kertovat Venuksen olevan vulkaanisesti aktiivinen, ainakin jonkin verran. Samalla selityksensä saa kaasukehän hienoinen määrä vesihöyryä. Se on todennäköisesti peräisin planeetan pintakerrosten alapuolelta ja vapautuu kaasukehään tulivuoritoiminnan kautta.
Mutta pisarat eivät pysy taivaalla ikuisesti, vaan viikkojen tai kuukausien aikana ne kasvavat niin suuriksi, että alkavat vajota kaasukehässä alemmaksi. Lopulta ne päätyvät kuumempiin lämpötiloihin, joissa rikkihappo ja vesi haihtuvat ja mikrobit sekä pölyhiukkaset päätyvät kaasukehän oikukkaiden tuulten armoille. Mikrobit voisivat selvitä siirtyen lepotilaan, jossa ne saattaisivat viettää pitkiäkin aikoja odotellen mahdollisuutta päästä aloittamaan elämänkiertonsa uudelleen. Kaikki eivät sellaista tietenkään saisi, vaan suuria määriä soluja poistuisi jatkuvasti vieläkin alemmaksi kaasukehän sisällä, päätyen liian kuumiin olosuhteisiin ja tuhoutuen saamatta uutta mahdollisuutta. Kyse on kuitenkin vain toisensa tasapainottavista numeroista ekosysteemin yhtälössä. Jos solut voisivat lisääntyä nopeammin kaasukehän yläosissa kuin ne poistuisivat alempana, biosfääri voisi olla vakaa.
Vaikka kyse on spekulaatiosta, mikrobien elinkierron tarkastelu kokonaisuutena ei sittenkään kuulosta niin kovin mahdottomalta. Emme tietenkään tunne omalta planeetaltamme yhtä suurta happamuutta kestäviä organismeja, koska planeetallamme rikkihappo esiintyy korkeintaan muutaman prosentin vesiliuoksina. Se on kaukaista verrattuna Venuksen kaasukehän tilanteeseen, jossa rikkihappo on pisaroiden pääkomponentti ja vettä on niiden joukossa vain pieni murto-osa. Ei kuitenkaan ole periaatteellisia syitä, että elämä ei voisi sopeutua sellaisiinkin olosuhteisiin. Elämän syntyyn Venuksen olosuhteet eivät kuitenkaan sovellu, eikä vaikuta mahdolliselta, että planeetan kaasukehään päätyvä oman planeettamme elämä voisi selvitä äärimmäisen haastavissa olosuhteissa, joihin se ei ole sopeutunut. Elämää on kuitenkin voinut muodostua Venuksen pinnalla, miljardeja vuosia sitten.
Elämälle soveltuva historia
Venuksen menneiden olosuhteiden selvittäminen ei onnistu yhtä suoraviivaisesti kuin Maapallon tapauksessa. Maassa voimme mennä etsimään geologisia kerrostumia, ja niiden ominaisuudet kertovat meille kerrostumien muodostumisajankohdan olosuhteista. Se maankuoren kiviaines, jonka päällä kävelemme, paljastaa pirstaloituneeseen tyyliinsä kertomuksen planeettamme historiasta, elämän synnystä ja kehityksestä, sekä fysikaalisten olosuhteiden muutoksista. Saamme selville ilmakehän muinaiset koostumukset ja suurten meteorien mukanaan tuomat tuhon hetket. Näemme miten vesi on ollut vahvassa roolissa kautta koko geologisen historian ja miten elämä on vallannut meret ja mantereet ja jättänyt merkkinsä aivan varhaisimpiin kerrostumiin asti. Venuksen pinnalle emme puolestaan voi mennä hakkuinemme ja lapioinemme kaivamaan esiin muinaisia kerrostumia. Se rajoittaa mahdollisuuksia tutkia Venuksen historiaa ja sitä, oliko planeetta elinkelpoinen kuin Maa nuoruudessaan.
Venuksen pinnalla on voinut virrata vesi pitkiä aikoja mutta planeetta on luultavasti ollut nykyisenkaltaisena pätsinä noin 70% historiastaan. Varhaisessa historiassaan Venuksen pinnalla on puolestaan luultavasti virrannut ainakin jonkin verran vettä. Se on ollut mahdollista Auringon säteilyä heijastavien, vakaiden pilvimuodostelmien vuoksi. Vesi on kuitenkin hävinnyt ultraviolettisäteilyn tuhotessa kaasukehän vesimolekyylejä vedyksi ja hapeksi, jolloin happi on jäänyt muodostamaan kaasukehään raskaampia molekyylejä kuten hiilidioksidia sekä hapettanut tulivuorten pinnalle syöksemää laavaa ja vety on vain karannut avaruuteen. Varhaisen Venuksen pinnalla veden säilymistä edesauttoi Auringon heikompi säteilyteho nuoruudessaan. Noin kolmanneksen himmeämpänä, Auringon säteily ei kuumentanut Venusta liiaksi, vaan planeetta oli alkujaan elinkelpoisen vyöhykkeen planeetta. Sen tuliperäisyys, vetinen pinta, ja sopiva lämpötila ovat voineet mahdollistaa elämän synnyt aivan kuten Maapallollakin. Elämä on myös voinut syntyä Venuksen pinnalla samoihin aikoihin kuin Maassa. Planeettatutkijoiden arvioiden mukaan, Venus menetti pinnan vetensä noin kolme miljardia vuotta sitten. Tuolloin Maa kuitenkin jo oli elämän kyllästämä maailma, jolla esiintyi eläviä organismeja kaikissa vetisissä elinympäristöissä. Samoin on voinut hyvinkin olla Venuksenkin laita.
Elämän tartunta Venukseen vaikuttaa kaikin puolin mahdolliselta. Kyseen ei kuitenkaan tarvitse olla rippumattomasta elämän synnystä, vaan Maan eläviä organismeja on saattanut kulkeutua Venuksen pinnalle muinaisten meteoritörmäysten sinkauttamana. Siellä ne olisivat kohdanneet monella tapaa maankaltaisen elinympäristön ja olisivat hyvinkin saattaneet monimuotoistua ja valloittaa planeetan pintakerrokset, meret ja kuorikerroksen kallioperää aina niin syvälle kuin elinkelpoisia ympäristöjä vain oli löydettävissä. Mikrobit ovat toimineet samoin Maassa, jossa tilavuudeltaan suurin elinympäristö ei edes ole globaali valtameri, vaan planeettamme kivinen kuorikerros. Elämä mukautuu ja sopeutuu, ja löytää tavat elää sielläkin, missä olosuhteet tuottavat suuria haasteita. Venuksen kasvihuoneilmiön voimistuminen on puolestaan ollut suunnaton haaste, koska se on tehnyt planeetan pinnasta täysin sopimattoman elämälle. Siitä on takuulla aiheutunut Venuksen elämälle valtaisa katastrofi ja kehityshistorian pullonkaula, mutta ehkäpä elämä ei tuhoutunutkaan täysin.
Maan mikrobit ainakin pärjäävät mainiosti ilmakehän korkeuksissa, jossa ne ovat ilmavirtauksien armoilla. Ne kulkeutuvat lopulta pintaan joidenkin päivien kuluessa, eikä mikrobeilla ole mahdollisuuksia muodostaa leijailevia ekosysteemejä planeettamme oloshteissa. Venuksen muinaisten vakaiden pilvimuodostelmien puitteissa tilanne on saattanut olla toinen. Planeetan kuumeneva pinta on hiljalleen muuttunut epäedulliseksi kasvavalle määrälle organismeja, ja vain kuivuutta parhaiten sietävät mikrobit ovat voineet selvitä. Silloin luonnonvalinta on voinut suosia sopeumia elämään kaasukehässä. Lisääntyminen planeetan kaasukehän pitkäikäisissä pilvissä tulee mahdolliseksi, kun pilvet pysyttelevät planeetan peittona pitkiä aikoja. Tarvitaan vain mekanismi mikrobien vapautumiseen pilvien pisaroista ja kulkeutumiseen uusiin pisaroihin, joissa niiden ei tarvitse kilpailla omien lähisukulaistensa kanssa. Se voisi onnistua mikrobien tuottaessa lepotilaan vaipuessaan vettä hylkiviä kuoria, jotka saisivat niiden tiet erkanemaan pisaroiden pudottua riittävän alas kuumuuteen ja niiden veden höyrystyttyä taas kaasuksi.
Toisistaan erkaneminen pisaroiden hajotessa on taivaallisen elinkierron ehdoton edellytys, koska muutoin mikrobit eivät voisi levittäytyä. Jos se kuitenkin onnistuisi, voisivat kuivuneen pisaran jälkeensä jättämät mikrobit jäädä tuulten armoille, kunnes ajautuisivat niin ylös, että pisaroiden muodostus voisi taas alkaa. Siinä mikrobien luonnonvalinta voisi taas toimia, ja parhaiten vesipisaroiden tiivistymisytiminä toimivat mikrobit voisivat saada ympärilleen nopeimmin vetisen elinympäristönsä. Sen turvin ne voisivat käynnistää aineenvaihduntansa ja ehkäpä yhteyttämisreaktionsa, ja ryhtyä jakautumaan tuottaakseen seuraavan mikrobisukupolven. Luonnonvalinnan kannalta jokaisen elinkierron askeleen tehostaminen on kuitenkin merkittävää, ja pinnan edelleen kuumettua siitä on tullut aina vain kriittisempää mikrobien selviämisen kannalta. Jos prosessi on jatkunut aina nykypäivään asti, Venuksen mikrobit ovat voineet sopeutua rikkihapolla kyllästettyihin pisaroihin, niiden valtaisaan kuivuuteen, ja mineraalien ja hivenaineiden jatkuvaan puutokseen.
Vaikka ajatus Venuksen pilvikerroksen elämästä on sittenkin edelleen epätodennäköinen ja tuntuu monen tutkijankin mielestä täysin uskomattomalta (allekirjoittanut mukaan lukien), sille ei ole osoitettu olevan absoluuttisia esteitä. Mikrobeita mahtuisi Venuksen pilviin arviolta noin sadasmiljoonasosa Maan kaikkien elinympäristöjen yhteenlaskettujen mikrobien määrästä. Silloinkin niitä olisi noin kymmenen biljoonaa miljardia, eli lukema, jossa numeron yksi perään laitetaan 22 nollaa. Se tarkoittaisi ehkäpä noin viidentuhannen tonnin edestä biomassaa Venuksen kaasukehän pilvikerroksessa.
Venuksen kaasukehään mahtuva määrä biomassaa on hyvin pieni, ja katoaa Venuksen kaasukehän pyörteisiin hetkessä kuin se kuuluisa suolistokaasujen päästö Saharaan. Havantokapasiteettimme ei mahdollista sen havaitsemista muutoin kuin menemällä paikan päälle ottamaan näytteitä biokemiallista analyysia varten. Se puolestaan vaikuttaa vain kaukaiselta mahdollisuudelta Yhdysvaltojen autoritaarisen hallinnon leikatessa rankalla kädellä johtavan avaruustutkimusmaan tieteellistä kapasiteettia. Paluu tutkimaan Venusta luotaimilla olisi kuitenkin tieteellisesti perusteltua, jotta saisimme selville planeetan kaasukehän ominaisuuksia ja siten tietoa sen kehityshistoriasta. Tutkimus auttaisi ymmärtämään lukuisten kuumien eksoplaneettojen ominaisuuksia ja elinkelpoisuutta. Vaikka Venus olisikin eloton, lukuisat senkaltaiset eksoplaneetat voivatkin ehkä olla elollisia maailmoja. Ja avain niiden ymmärtämiseen on aivan lähinaapurissamme.
Mielenkiintoista ja .ielelle haastavaa.
Hyvä kirjoitus!
Elämä on siis voinut matkustaa meteoriittien mukana sisäplaneettojen välillä aina silloin kun lähdeplaneettaa on kohdannut riittävän iso törmäys. Yksi tähän liittyvä seuraus on että koska Marsissa on jarruttava ilmakehä ja koska se on kylmä ja kuiva, Mars saattaa olla aurinkokuntamme historian kirjasto. Sen pinnalla saattaa mm. levätä muinoin Maasta lentäneitä kiviä joiden sisällä, parhaassa tapauksessa myös kosmiselta säteilyltä suojassa, on mahdollisesti hyvin säilyneitä kuivuneita Maan fossiileja, esimerkiksi 3 miljardin vuoden takaa.
Maa ja Venus tuhoavat avaruuskivet tai ainakin niiden kantamat orgaaniset molekyylit laattatektoniikan ja korkean lämpötilan takia, ja ilmakehättömille kappaleille törmätessään kivet sirpaloituvat, minkä jälkeen säteily pääsee molekyylien kimppuun. Mutta Mars on tästä poikkeus.
Vaikkei Maan fossiileja Marsissa sattuisikaan olemaan, vanhoja asteroiditörmäysten aiheuttamia meteoriitteja siellä ainakin pitäisi olla runsaasti. Niiden avulla voisi koittaa kartoittaa asteroidivyöhykkeen törmäyshistoriaa. Kiertoradoilta asteroidien välisten törmäysten synnyttämät metriset kivet häviävät geologisesti ajatellen melko nopeasti säteilypaineen takia, mutta Marsin pinnalle jouduttuaan ne luultavasti säilyvät, tai ainakaan en tiedä mekanismia joka tuhoaisi ne kaikki.