I september, ett team ledd av astronomer i Storbritannien meddelade att de hade upptäckt det kemiska fosfinet i Venus tjocka moln. Teamets rapporterade upptäckt, baserat på observationer av två jordbaserade radioteleskop, förvånade många Venus-experter. Jordens atmosfär innehåller små mängder fosfin, som kan produceras av livet. Fosfin på Venus genererade surr som planeten, ofta kortfattat utropat som ett "helveteslandskap, " kunde på något sätt hysa liv i dess sura moln.

Sedan det första påståendet, andra forskarlag har ifrågasatt tillförlitligheten av fosfindetekteringen. Nu, ett team ledd av forskare vid University of Washington har använt en robust modell av förhållandena i Venus atmosfär för att återbesöka och heltäckande omtolka radioteleskopobservationerna som ligger till grund för det ursprungliga fosfinpåståendet. Som de rapporterar i en tidning accepterad till The Astrophysical Journal och publicerade den 25 januari på preprint-sajten arXiv, den Storbritannien-ledda gruppen upptäckte förmodligen inte fosfin alls.

"Istället för fosfin i Venus moln, uppgifterna överensstämmer med en alternativ hypotes:De upptäckte svaveldioxid, " sa medförfattaren Victoria Meadows, en UW professor i astronomi. "Svaveldioxid är den tredje vanligaste kemiska föreningen i Venus atmosfär, och det anses inte vara ett tecken på liv."

Teamet bakom den nya studien inkluderar också forskare vid NASA:s Caltech-baserade Jet Propulsion Laboratory, NASA Goddard Space Flight Center, Georgia Institute of Technology, NASA Ames Research Center och University of California, Riverside.

Det UW-ledda teamet visar att svaveldioxid, på nivåer som är rimliga för Venus, kan inte bara förklara observationerna utan är också mer överensstämmande med vad astronomer vet om planetens atmosfär och dess straffande kemiska miljö, som inkluderar moln av svavelsyra. Dessutom, forskarna visar att den initiala signalen inte har sitt ursprung i planetens molnlager, men långt över det, i ett övre lager av Venus atmosfär där fosfinmolekyler skulle förstöras inom några sekunder. Detta ger mer stöd till hypotesen att svaveldioxid producerade signalen.

Både den påstådda fosfinsignalen och denna nya tolkning av datacentret om radioastronomi. Varje kemisk förening absorberar unika våglängder av det elektromagnetiska spektrumet, som inkluderar radiovågor, Röntgenstrålar och synligt ljus. Astronomer använder radiovågor, ljus och andra utsläpp från planeter för att lära sig om deras kemiska sammansättning, bland andra fastigheter.

2017 med James Clerk Maxwell Telescope, eller JCMT, det Storbritannien-ledda teamet upptäckte en funktion i radioutsändningarna från Venus på 266,94 gigahertz. Både fosfin och svaveldioxid absorberar radiovågor nära den frekvensen. För att skilja mellan de två, 2019 fick samma team uppföljande observationer av Venus med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, eller ALMA. Deras analys av ALMA-observationer vid frekvenser där endast svaveldioxid absorberar fick teamet att dra slutsatsen att svaveldioxidnivåerna i Venus var för låga för att svara för signalen på 266,94 gigahertz, och att det istället måste komma från fosfin.

I denna nya studie av den UW-ledda gruppen, forskarna började med att modellera förhållanden i Venus atmosfär, och använda det som en grund för att heltäckande tolka funktionerna som sågs – och inte sågs – i JCMT- och ALMA-datauppsättningarna.

"Det här är vad som kallas en modell för strålningsöverföring, och den innehåller data från flera decenniers observationer av Venus från flera källor, inklusive observatorier här på jorden och rymdfarkoster som Venus Express, " sa huvudförfattaren Andrew Lincowski, en forskare vid UW Department of Astronomy.

Teamet använde den modellen för att simulera signaler från fosfin och svaveldioxid för olika nivåer av Venus atmosfär, och hur dessa signaler skulle fångas upp av JCMT och ALMA i deras 2017 och 2019 konfigurationer. Baserat på formen på 266,94-gigahertz-signalen som fångas upp av JCMT, absorptionen kom inte från Venus molnlager, laget rapporterar. Istället, det mesta av den observerade signalen har sitt ursprung cirka 50 eller fler miles över ytan, i Venus mesosfär. På den höjden, starka kemikalier och ultraviolett strålning skulle krossa fosfinmolekyler inom några sekunder.

"Fosfin i mesosfären är ännu ömtåligare än fosfin i Venus moln, " sa Meadows. "Om JCMT-signalen var från fosfin i mesosfären, sedan för att ta hänsyn till signalens styrka och föreningens livstid under andra sekund på den höjden, fosfin skulle behöva levereras till mesosfären med ungefär 100 gånger den hastighet som syre pumpas in i jordens atmosfär genom fotosyntes."

Forskarna upptäckte också att ALMA-data sannolikt signifikant underskattade mängden svaveldioxid i Venus atmosfär, en observation som det U.K.-ledda teamet hade använt för att hävda att huvuddelen av 266,94-gigahertz-signalen kom från fosfin.

"Almas antennkonfiguration vid tiden för observationerna 2019 har en oönskad bieffekt:signalerna från gaser som kan hittas nästan överallt i Venus atmosfär - som svaveldioxid - avger svagare signaler än gaser fördelade över en mindre skala, " sa medförfattaren Alex Akins, en forskare vid Jet Propulsion Laboratory.

Detta fenomen, känd som spektrallinjeutspädning, skulle inte ha påverkat JCMT-observationerna, vilket leder till en underskattning av hur mycket svaveldioxid som sågs av JCMT.

"De drog slutsatsen en låg detektering av svaveldioxid på grund av den konstgjorda svaga signalen från ALMA, ", sa Lincowski. "Men vår modellering tyder på att den linjeutspädda ALMA-datan fortfarande skulle ha varit förenlig med typiska eller till och med stora mängder Venus svaveldioxid, som till fullo kunde förklara den observerade JCMT-signalen."

"När denna nya upptäckt tillkännagavs, det rapporterade låga svaveldioxidöverflödet stod i strid med vad vi redan vet om Venus och dess moln, " sa Meadows. "Vårt nya arbete ger ett komplett ramverk som visar hur typiska mängder svaveldioxid i Venus mesosfär kan förklara både signaldetekteringarna, och icke-detekteringar, i JCMT- och ALMA-data, utan behov av fosfin."

Med vetenskapsteam runt om i världen som följer upp med nya observationer av jordens molnhöljda granne, denna nya studie ger en alternativ förklaring till påståendet att något geologiskt, kemiskt eller biologiskt måste generera fosfin i molnen. Men även om denna signal verkar ha en mer okomplicerad förklaring - med en giftig atmosfär, benkrossande tryck och några av vårt solsystems hetaste temperaturer utanför solen – Venus förblir en värld av mysterier, med mycket kvar för oss att utforska.