Vettä Venuksen pilvissä
Kirjoitin aivan hiljattain siitä, mitä tiedämme Venuksen pilvikerroksen mahdollisuuksista ylläpitää elämälle soveltuvia olosuhteita. Vaikka mahdollisuuksia ehkä onkin, tosin vain hyvin pieniä, siitä on vielä pitkä matka elämän esiintymiseen planeetan olosuhteissa. Samaan aikaan, on varmistunut, että elämän edellytykset ovat taatusti olemassa toisen naapuriplaneettamme Marsin pinnan alla, josta löytyy kokonainen valtamerellinen vettäkin. Eikä Marsin elämä ole enää pelkkää spekulaatiota, vaan varteenotettava astrobiologinen hypoteesi, jonka suhteen planeetan pinnan geologisia muodostelmiakin on jo tulkittava. Ehkäpä todistusaineistoa marsilaisesta elämästä on jo silmiemme edessä, vaikkemme uskallakaan vielä sanoa asiaa suoraan.
Tuoreet tiedot naapuriplaneettojemme elinkelpoisuudesta tai sen mahdollisuudesta saivat minut miettimään populaarikulttuuriin syvälle iskostunutta toteamusta siitä, miten elämä kyllä keksii keinot. Elämä löytää keinot sopeutua muuttuneisiin elinympäristöihin ja lajit muuntuvat hiljalleen hyödyntämään uusia olosuhteita maksimaalisen tehokkaasti. Syynä on tietenkin kaikkea elämää hallitseva evoluutioprosessi, joka toimii suorastaan tautologisen varmasti aina ja kaikkialla, missä vain on elämääkin. Ne populaation yksilöt, joiden ominaisuudet auttavat niitä selviämään hiukan paremmin, hankkimaan ja käyttämään ravintoa hiukan tehokkaammin, ja kasvattamaan geeniensä osuutta populaatiossa, yleistyvät ja toimivat jatkossa pohjana uusille variaatioille. Mekanismi voi olla toisinaan hyvinkin nopea, ja tuottaa jopa kokonaisia uusia virus- tai mikrobikantoja vain päivien tai viikkojen aikana mutta monimutkaisten ja paljon hitaammin lisääntyvien eläintenkin tapauksessa uusia lajeja voi syntyä parhaimmillaan vain muutamassa tuhannessa vuodessa. Se on geologisesti tarkasteltuna pelkkä silmänräpäys.
Tavallaan voimme huokaista helpotuksesta. Vaikka ihmiskuntana onnistuisimme meneillään olevassa yrityksessämme heikentää kotiplaneettamme elinkelpoisuutta merkittävällä tavalla, elämä kyllä palaisi kaikkialle lajimme mentyä ja Maan elämä saavuttaisi uuden kukoistuskautensa nykyisen massasukupuuttoaallon tuolla puolen. Tavallaan se ei kuitenkaan ole kovinkaan lohdullista, koska olemme vaarassa hävittää sukupuuttoon lopullisesti merkittävän osan siitä uskomattoman monimuotoisesta elonkirjosta, joka planeettaamme värittää.
Voi vaikuttaa ristiriitaiselta puhua samaan aikaan elämän kyvystä sopeutua sekä sukupuutosta. Kyse ei kuitenkaan ole kuin näennäisestä ristiriidasta. Vaikka elämä sopeutuu muuttuneisiin olosuhteisiin, se ei ehdi sopeutumaan, jos muutokset tapahtuvat liian nopeasti, vain muutamissa tai muutamissa sadoissa sukupolvissa. Ja elämälle ei missään tapauksessa jää mahdollisuuksia sopeutua, jos olosuhteet muttuvat täysin elinkelvottomiksi, kuten on käynyt Venuksen pinnalla kasvihuoneilmiön karattua käsistä miljardeja vuosia sitten. Maata vastaava kohtalo ei uhkaa juuri nyt, mutta lukemattomille lajeille on silti nousemassa tie pystyyn muuttaessamme planeettamme ilmastoa ja kemiaa merkittävillä tavoilla.
Venusta kannattaa tarkastella toisestakin syystä. Jos elämää pääsi syntymään muinaisen Venuksen kosteissa ja monella tapaa maankaltaisissa olosuhteissa, muuttuvat olosuhteet laittoivat sen yhteen kovimmista mahdollisista testeistä, joita maailmankaikkeudesta vain löytyy. Planeetta muuttui ominaisuuksiltaan täysin toisenlaiseksi tavalla, joka vastaa täydellistä maailmanloppua, vaikkakin vain hyvin hidasta sellaista. Maalla on kaukana edessään samankaltainen kohtalo. Noin miljardin vuoden kuluttua Auringon hidas kuumeneminen saa lopulta meret kiehumaan ja planeettamme luonteen elävänä planeettana katoamaan. Se on kuitenkin niin kaukaisessa tulevaisuudessa, ettemme voi olettaa olevamme paikalla tutkimassa asiaa, ja on keskityttävä toisten planeettojen havainnointiin. Venuksen tarkastelu paljastaa yleisellä tasolla sen kohtalon, jonka lukemattomat kiviset eksoplaneetat ovat jo saattaneet kokea tähtiensä elinkelpoisten vyöhykkeiden sisäreunoilla. Koko totuus kuitenkin paljastuu vain pieni pala kerrallaan.
Vahingossa tehty kemiallinen koe
Venuksen tieteellisen tutkimuksen varhainen kulta-aika oli 1970-luku, kun kylmän sodan teknistieteellinen kamppailu sai suurvallat kilpailemaan myös Venuksen tutkimuksesta. Neuvostoliittolaiset Venera -luotaimet onnistuivat ottamaan jopa kuvia planeetan pinnan kuumasta pätsistä, mutta Yhdysvaltojen Pioneer Venus projektin laskeutujat tunkeutuivat myös planeetan kaasukehään vuonna 1978 tehden mittauksia sen ominaisuuksista.
Laskeutujien lähettämät tiedot Venuksen kaasukehästä olivat varsin kattavia. Ne paljastivat planeetan kaasukehän ominaisuuksista lukuisia yksityiskohtia, vaikka jättivätkin monia muita hämärän peittoon. Laskeutujista suurimmalla oli mukanaan hiukkasten massaa mittaava massaspektrometri, jolla saatiin mainiosti selville kaasun koostumus laskeutujan vajotessa alemmaksi Venuksen kaasukehässä. Ongelmaksi muodostui kuitenkin aerosolien läsnäolo. Venus on kauttaaltaan paksun pilviverhon peitossa pilvien koostuessa nestemäisistä rikkihappoa sisältävistä pisaroista. Laskeutujan matkatessa pilvikerroksen läpi, aerosolipisarat tunkeutuivat massaspektrometrin sisään ja osin tukkivat sen estäen kaasun koostumuksen mittaamisen. Ne kuitenkin tuottivat myös suoria mittauksia pisaroiden koostumuksesta. Havaintoja analysoitaessa tutkijoiden reaktiot olivat 1980-luvulla kaksijakoisia. Toisaalta massaspektrometrin toiminta ei anna luotettavia tuloksia, jos kaasun pääsy laitteistoon heikkenee aerosolipisaroiden tukkiessa sen suuaukot. Silloin kaasukehän koostumuksen mittaukset häiriintyvät tai tuottavat kokonaan vääristyneitä tuloksia ja niiden luotettavuus on siksi kyseenalaista. Jos kuitenkin keskittyy pisaroiden itsensä koostumukseen, voi niistä saada jotakin tietoa. Mittausten tuloksina löydettiin merkkejä vedestä ja rikkidioksidista, joiden katsottiin yhdessä kielivän siitä, että rikkihapon pisarat olivat hajonneet laskeutujan vajotessa alemmas ja kuumuuden kasvaessa vedeksi ja rikkidioksidiksi.
Kaikki ei kuitenkaan täsmännyt. Havainnoista oli saatu merkkejä pisaroiden koosttumuksesta ja niiden katsottiin olevan noin kolme neljännestä rikihappoa ja alle neljänneksen vettä. Mutta vedestä ei oltu saatu suoria ja kiistattomia havaintoja pisaroissa, joiden oli havaittu sisältävän myös rautaa ja fosforia sekä niiden yhdisteitä. Pilvien kemialliset olosuhteet olisvat siten erittäin epävarmoja mutta tarkempien havaintojen teko ei ole mahdollista havaitsemalla Venusta kaukaa.
Yhdysvaltalaiset Kalifornian yliopiston kemistit keksivät kuitenkin tavan tulkita vanhoja laskeutujien mittauksia uudelleen, jotta aerosolipisaroiden koostumusta voitaisiin tutkia tarkemmin. Heidän ajatuksensa oli, että massaspektrometrin tukkeutuminen ei haittaisi, jos sekin huomioitaisiin havaintojen mallinnuksessa. Kun laskeutuja kuumenee alemmas pudotessaan, eri ainekset sen spektrometrin kaasunottoaukot tukkineissa aerosoleissa hajoavat ja höyrystyvät eri aikoina, riippuen korkeudella vallitsevasta lämpötilasta, ja siksi pisaroiden koostumuksesta olisikin saatu mittauksia mutta yksi aines kerrallaan. Laskeutuja olisi siis tavallaan suorittanut vahingossa tieteellisen kokeen, jossa otetaan näyte kaasukehän yläosan aerosolipisaroista ja katsotaan mitä aineita siitä vapautuu sen kuumetessa eri lämpötiloihin. Tutkijat huomasivat saavansa havainnoista irti ainakin rikkidioksidin, veden, rikkitrioksidin ja hapen merkit, mutta myös merkkejä raudan ja magnesiumin yhdisteistä. Se puolestaan muutti merkittävästi kuvaa aerosolipisaroiden koostumuksesta.
Uudet tulokset lähes puoli vuosisataa vanhoista havainnoista ovat nyt muuttamassa käsityksen Venuksen pilvistä. Veden määrä ei olekaan niin vähäistä kuin oli arveltu, vaan pilvien aerosolipisarat koostuvatkin valtaosaltaan vedestä. Kokonaisuutena vettä on noin 60% pisaroiden koostumuksesta lopun 40% jakautuessa karkeasti tasan rikkihapon ja rautasulfaatin kesken. Vaikka vettä vaikuttaa olevan runsaasti, se on todennäköisesti suureksi osaksi sitoutuneena raudan ja pieneltä osin magnesiumin muodostamiin sulfaatteihin.
Veden olemassaolon selvittäminen ei ollut aivan suoraviivaista, ja aiemmat arviot sen alkuperästä osoittautuivat myös oikeiksi. Vesi nimittäin vapautuu pisaroista havaittavksi kaasumaisena eri lämpötiloissa tullessaan eri lähteistä. Kuvassa 1. näkyy suhteellisesti vapautuneet veden määrät eri korkeuksilla vastaten erilaisia lämpötiloja. Lähteitä taas on karkeasti kaksi. Noin 180 celciusasteen lämpötilassa vesi vapautuu rikkihapon hajotessa yksinkertaisemmiksi molekyyleiksi rikkidioksidiksi, hapeksi ja vedeksi, jotka kaikki jättivät jälkensä massaspektrometrin havaintoihin. Lämpötilan edelleen noustessa noin 400 celciusasteeseen lähestyttäessä planeetan pintaa, myös sulfaatteihin sitoutunut suurempi määrä vettä pääsee vapautumaan havaittavaksi. Havaintolaite meni siis toki tukkoon pilvien pisaroista, mutta tarjosikin vain menetelmän selvittää niiden tarkka koostumus, kun eri yhdisteet hajosivat ja kaasuuntuivat eri lämpötiloissa.
Tulosten perusteella on selvää, että pilvien pisarat ovat paljon muutakin kuin rikkihappoa. Rikkihapon muodostaessa niistä vain viidenneksen, pisarat tarjoavat mahdollisuuden huomattavasti monipuolisemmalle kemialle kuin on aiemmin ajateltu. Tulokset vaikuttavat myös hyvin luotettavilta, koska päätelmiä tukee laaja aineisto muidenkin laskeutujien ja luotainten havainnoista saatuja tietoja. Vaikka tulosten merkitys ei olekaan täysin selvä, ja on odotettava niiden varmentamista riippumattomilla havaintojen analyyseillä, ne laajentavat näkemystämme Venuksen yläpilvien olosuhteista. Veden merkittävä pitoisuus tekee arvelut pilvien mahdollisesta elinkelpoisuudesta paljon aiempaa todennäköisimmiksi muuttamalla kokonaiskuvaa niiden kemiasta. Se puolestaan tekee suunnitteilla olevasta Venuksen kaasukehän näytteenotosta luotaimen avulla entistäkin kiinnostavamman.
Venus on voinut olla nuoruudessaan elävä planeetta. Ehkäpä sen elämä vain löysi viimeisen mahdollisen pakopaikan planeettansa ikuisen pilvikerroksen pisaroista. Ehkä elämä tosiaankin keksi keinot pysytellä ilmassa ja elää äärimmäisen happamissa olosuhteissa rikkihapon kyllästämissä pisaroissa. Mutta jos niin kävi, se tarvitsee vettä liuottimeksi ja mediaksi, biokemiallisen koneistonsa ylläpitämiseen. Ja nyt tiedämme, että vettä vaikuttaa olevan saatavilla tarpeeksi.