Phosphine and nitrous oxide as false-positive biosignature gases in planetary spectra

Abstract

6 Abstrakt Tato práce je zaměřena na zhodnocení potenciální role zcela nové abiotické cesty syntézy fosfanu (PH3) z oxidu fosforitého (P4O6) mechanismem kyselé fotokatalýzy na aerosolech. Tento mechanismus by mohl objasnit nedávnou detekci fosfanu na Venuši. Tento teoretický scénář byl navržen naším týmem v analogii s produkcí metanu z oxidu uhličitého na kyselých fotochemicky aktivních površích, která může být vysvětlením přítomnosti metanu na Marsu. Metan je spolu s fosfanem jedním z možných indikátorů života na terestrických planetách. Teoretická verifikace fotochemické produkce fosfanu potenciálně může znamenat, že ani přítomnost tohoto plynu v atmosféře Venuše nemůže být považována za indikátor života na Venuši, dokud námi navržený mechanismus nebude teoreticky vyvrácen na základě experimentu či přímé detekce života na Venuši. Z tohoto důvodu bude na tuto studii navázáno sofistikovaným experimentem a intenzivním laboratorním výzkumem. Práce dále hodnotí roli oxidu dusného jakožto další falešně pozitivní biosignatury, jejíž přítomnost lze vysvětlit jinými procesy než přítomností života - konkrétně ve spojení s jeho syntézou plazmatem vzniklým při vstupu asteroidů do atmosféry planety. K evaluaci vzniku, zániku a stability obou plynů nově objevenými a neočekávanými fotochemickými a plazmochemickými...

5 Abstract This study is dedicated to evaluating the potential for a novel pathway of abiotic synthesis of phosphine (PH3) from phosphorus trioxide (P4O6) by a photocatalytic mechanism on aerosols. The mechanism might explain the recent possible detection of phosphine on Venus. This scenario has recently been suggested theoretically by our team based on an analogy with methane production form carbon dioxide on acidic photochemically-active surfaces of materials, which may account for a possible source of methane on Mars. Methane, just like phosphine, was suggested as an indicator of life on terrestrial planets, including Mars. The theoretical testing of photochemical phosphine generation suggests that even if this gas is present in the atmosphere of Venus it cannot be considered as an indicator of life until the suggested mechanism is excluded theoretically, or by experimental results, or direct evidence of life on Venus. This thesis will be followed by preparation of sophisticated experiments and intensive laboratory research addressing this. Furthermore, the role of nitrous oxide as another false positive biosignature was evaluated in this study. The presence of nitrous oxide can also be explained by processes other than biological, particularly on early planets. This study specifically demonstrates the...