TEMES

Fosfà a l'atmosfera de Venus: organismes vius o reaccions abiòtiques?

Ahir s’anunciava un descobriment realment sorprenent i que en si mateix repta el nostre coneixement sobre la física atmosfèrica al planeta veí. El treball publicat a la revista Nature Astronomy, i liderat per la professora Jane Greaves, de la Universitat de Cardiff (Regne Unit), demostra l’existència d’una quantitat relativament petita de fosfà a Venus, unes vint molècules per cada bilió (Greaves et al., 2020). Per insignificant que pugui semblar, aquest resultat ha provocat en la comunitat científica una reacció en cadena.

fosfavenus1.jpg
Figura 1. Imatge de Venus des d'Akatsuki, que mostra superposats els espectres amb la banda d’absorció del fosfà, l’espectre groc obtingut amb el JCMT i el vermell amb ALMA (Greaves et al., 2020)

Va ser justament la mateixa professora Greaves qui va trobar l’evidència de fosfà a les observacions que va fer de Venus fent servir el James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) ubicat a Hawai. No s’ho podia creure! És per això que va crear un equip científic per tal de comprovar-ho de manera redundant, fent servir les 45 antenes actualment disponibles de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ubicat a Xile. Els espectres van revelar la signatura rotacional característica de la molècula de fosfà, confirmant així el descobriment.

Per tal d’explicar la magnitud d’aquesta fita cal començar per un concepte ben senzill, dels primers que explico en l’assignatura d’astrobiologia dels màsters que imparteixo. El comportament de cada atmosfera dependrà dels compostos que la formin però, sobretot, del seu estat d’oxidació. Aleshores, cal tenir molt en compte que l’atmosfera de Venus és molt oxidant perquè ha anat acumulant diòxid de carboni, que domina la composició de l’atmosfera (96,5%), juntament amb una quantitat menor de nitrogen molecular (3,4%) de caràcter neutre i traces d’altres gasos minoritaris. Fixem-nos que a les atmosferes reductores de Júpiter i Saturn, on manca l’oxigen, ja s’ha descobert la presència de fosfà, però que n'hi hagi també al planeta Venus és una autèntica revelació. De fet, la molècula de fosfà (PH3) involucra una estructura en forma de piràmide amb tres àtoms d’hidrogen enllaçats a un àtom de fòsfor. Podríem dir que és una molècula molt reduïda, a priori inexplicable en l’entorn altament oxidant de l’atmosfera de Venus. El debat científic resta, doncs, servit.

fosfavenus2.jpg
Figura 2. La sorprenent presència de molècules de fosfà a l’atmosfera de Venus desconcerta els científics (ESO)

De fet, aquest estudi esperonarà la cerca de vida a Venus i la seva exploració científica. És indubtable que l’existència d’organismes vius a l’atmosfera de Venus és una alternativa molt atractiva que comporta un seguit de reptes tecnològics de primera magnitud donades les condicions extremes d’aquell entorn, perquè si vols posar els teus instruments científics en un infern, no cal anar gaire lluny, tria la violenta i abrasiva atmosfera de Venus. Tot i això, si no hi anem i no descobrim in situ la presència d’aquests organismes, també tindrem molta feina. Existiran desenes d’alternatives abiòtiques, és a dir, sense requerir l’acció de la vida, raonables que caldrà testejar per tal de descartar que hi ha vida a Venus. La termodinàmica ens pot proporcionar pistes, potser podrien sorgir dels processos químics o fotoquímics que s'esdevenen en aquella regió de l’atmosfera o bé ser generats per activitat geològica desconeguda, o mitjançant reaccions catalítiques amb petits minerals que puguin ser a l’atmosfera, etc.

No llancem les campanes al vol tan de pressa. Hem de reconèixer la complexitat evolutiva, quelcom molt important. Observem Venus i la resta dels planetes rocosos del nostre sistema solar en un instant de la seva existència i, justament per això, ens falten moltes claus per comprendre com han evolucionat. Coneixem força bé com ha evolucionat la Terra, gràcies al registre geològic fòssil, però encara estem debatent si Venus va posseir unes condicions més adients, fins i tot, la presència d’un oceà en el passat. La massiva pèrdua de l’aigua per la seva eficient destrucció en un ambient més exposat a la radiació ultraviolada ja va ser proposada per James Kasting (Kasting et al., 1984) i estudis recents proporcionen noves pistes en aquesta direcció (Way et al., 2016). Si fos així, potser l’existència d’organismes extremòfils a l’atmosfera tindria un sentit. Seria una mena d’últim reducte de vida en un planeta on les condicions canviants han anat eliminant altres hàbitats (Seager et al., 2020). No ens hauria de sorprendre, ja que a la Terra hem descobert desenes d’organismes extremòfils en ambients on fa poques dècades ni tan sols sospitàvem.

Tot i les possibles sospites que puguem tenir és el moment de continuar treballant i evitar especular, potser recordant la navalla d’Occam: “l’explicació més senzilla és probablement la correcta”. Segurament no trobem una resposta òbvia per les mancances actuals en el coneixement que tenim sobre l’entorn particular i els processos fisicoquímics que tenen lloc a l’alta atmosfera de Venus. Comença, doncs, una carrera científica per tal d’explicar l’origen d’aquest fosfà. El nostre propi grup de recerca té una hipòtesi de treball ben engrescadora que ens caldrà estudiar en detall.

Les ensenyances que ens pot proporcionar aquest descobriment són enormes. A més a més, situa aquest planeta, que per dimensions podria considerar-se un bessó de la Terra, en el punt de mira de l’exploració astrobiològica. Alguns pensem que no caldrà sortir del nostre sistema planetari per trobar vida (Trigo Rodríguez, 2012). Tot i això cal tenir cautela. Davant el ràpid desenvolupament de l’estudi d’exoplanetes, el fosfà s’ha suggerit per tal de ser considerat un biomarcador. Ara comprovem que la seva detecció no garanteix res. És fàcil proposar que l’existència de vida és la hipòtesi més probable, però de fet l’enorme diversitat planetària i la complexa interacció de cada planeta amb el seu propi entorn fan que la resposta final no estigui encara escrita als llibres.

Bibliografia:

Jane Graves et al. (2020) Phosphine gas in the cloud decks of Venus. Nature Astronomy, https://doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4

Kasting, J. F., J. B. Pollack, i T. P. Ackerman (1984) Response of Earth’s atmosphere to increases in solar flux and implications for loss of water from Venus. Icarus, 57, 335–35

Seager S. et al. (2020) The Venusian Lower Atmosphere Haze as a Depot for Desiccated Microbial Life: A Proposed Life Cycle for Persistence of the Venusian Aerial Biosphere. Astrobiology, doi:10.1089/ast.2020.2244

Trigo Rodríguez J.M. (2012) Las raíces cósmicas de la vida, ISBN: 978-84-939695-2-3, Ediciones UAB, Bellaterra, Barcelona, 242 págs.

Way M.J. et al. (2016) Was Venus the first habitable world of our solar system?, Geophysical Res. Lett., 10.1002/2016GL069790

Enllaços externs:

Possible Marker of Life Spotted on Venus, ESO science release: https://www.eso.org/public/news/eso2015/?lang

Contacta amb Divulcat