Las anomalías químicas en la atmósfera de Venus pueden estimular futuras misiones de astrobiología

Cuando los científicos descubrieron fosfina en la atmósfera de Venus en 2020, provocó renovados y animados debates sobre Venus y su potencial habitabilidad. Sería extraño que el descubrimiento no generara interés, ya que la fosfina es un biomarcador potencial. Entonces, es comprensible que la gente sintiera curiosidad. Lamentablemente, más estudios no han podido confirmar su existencia.

Pero incluso sin fosfina, la atmósfera de Venus está llena de diagramas químicos que apuntan a procesos biológicos. ¿Es hora de enviar una misión de astrobiología a nuestro infernal planeta hermano?

Si bien el debate sobre la fosfina se calmó con bastante rapidez, hay otros indicios a largo plazo de que la atmósfera de Venus contiene anomalías químicas, algunas de las cuales pueden estar relacionadas con la vida. Por ejemplo, algunos gases atmosféricos parecen estar fuera del equilibrio termodinámico. Para aumentar la complejidad, los científicos no están seguros de la composición de las partículas grandes en la atmósfera inferior.

Los autores de un nuevo artículo explican por qué Venus capta nuestra curiosidad química y sugieren que es hora de que una misión astrobiológica satisfaga esa curiosidad.

El documento se titula “El potencial astronómico y biológico de las anomalías químicas en la atmósfera de Venus y otras propiedades inexplicables de las nubes.“Aún no ha sido revisado ni publicado, pero está disponible en el servidor de preimpresión. arXiv. El autor principal es Janusz Petkowski, investigador de astrobiología en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT.

«Los científicos han estado especulando que Venus es un mundo habitable durante más de medio siglo, basándose en la temperatura y la presión similares a las de la Tierra en las nubes de Venus a 48-60 km sobre la superficie», escribieron los autores.

La mayoría de las personas interesadas en el espacio saben que la atmósfera de Venus es muy densa y caliente. También sabemos que está dominado por dióxido de carbono, que su otro componente importante es el nitrógeno y que sustenta densas nubes de ácido sulfúrico. Otras sustancias químicas están presentes sólo en pequeñas cantidades.

Particularmente interesante es la región de la atmósfera situada entre 48 y 60 kilómetros sobre la superficie. A esta altitud, tanto la presión como la temperatura se acercan a niveles similares a los de la Tierra. Entre aproximadamente 52,5 km y 54 km, la temperatura oscila entre 20°C y 37°C. A una altitud de unos 49,5 kilómetros sobre la superficie, la presión es la misma que a nivel del mar en la Tierra. No hay forma de que exista agua líquida en la superficie de Venus, pero en la atmósfera es posible.

Este es el trasfondo para considerar la habitabilidad de Venus.

Pero también hay muchas consideraciones químicas, y en su artículo, los autores identifican un misterio de larga data en la atmósfera del planeta.

«En este artículo, revisamos y resumimos observaciones atmosféricas inexplicables a largo plazo de Venus, obtenidas durante el último medio siglo», escribieron.

Gran parte del misterio que rodea a Venus se relaciona con los llamados «absorbentes desconocidos». Desde la década de 1920, las observaciones ultravioleta han mostrado características inusuales y de alto contraste que se mueven en sincronía con la rotación de cuatro días de la superficie superior de las nubes de Venus. Hay algo que absorbe los rayos ultravioleta.

«Se han hecho muchos esfuerzos para tratar de identificar los materiales responsables de la absorción entre 320 y 400 nm, pero ningún candidato propuesto cumple con todas las limitaciones de observación, lo que lleva al término descriptivo de uso frecuente 'absorbente de UV no identificado'». Los autores escriben.

Los investigadores han luchado durante mucho tiempo por comprender qué son un absorbente o absorbentes, y algunos han logrado avances. Las investigaciones han demostrado que los alótropos y compuestos de azufre podrían ser los responsables, y los investigadores han descubierto nuevas vías para su formación en la atmósfera de Venus. Pero estos caminos son el resultado de simulaciones, no de exploración. No todo el mundo está de acuerdo con estos hallazgos. No hay consenso.

«A pesar de décadas de esfuerzos y observaciones realizadas por dos naves espaciales en órbita del siglo XXI (Venus Express de la ESA y Akatsuki de JAXA), ninguna de las moléculas candidatas propuestas se ajusta perfectamente a los datos de observación», explican los autores.

O los candidatos no se ajustan bien al perfil o no son lo suficientemente numerosos. Algunos de los candidatos propuestos tampoco son estables.

Pero es importante saber qué es. «El absorbente no identificado es notablemente eficiente, capturando más del 50% de la energía solar que llega a Venus, con los consiguientes efectos en la estructura y dinámica de la atmósfera», escribieron los autores. Aunque el misterio persiste, es una pieza faltante importante que obstaculiza nuestros esfuerzos por comprender el planeta.

Algunos investigadores sugieren que la absorción de radiación ultravioleta es un signo de actividad biológica basada en las nubes. «Las propiedades espectroscópicas de las nubes de Venus, incluida una fuerte absorción de rayos UV, son consistentes con el espectro de ciertos tipos de bacterias terrestres», explican los autores.

Otro de los misterios tiene que ver con las nubes bajas. Se desconoce un subconjunto de partículas de nubes de más de 7 µm. Para aumentar el misterio, algunos de ellos no son redondos. Lo sabemos por la misión Pioneer Venus de la NASA. Dado que las partículas, llamadas partículas de modo 3, no son esféricas, no pueden ser gotas de líquido.

«La naturaleza y composición de las partículas de Modo 3 se debate con los datos actualmente disponibles», escriben los autores, dejando claro que necesitamos más datos de una misión moderna.

Algunos han sugerido que las partículas podrían ser ácido sulfúrico, pero los autores dicen que los datos lo descartan. Si no es ácido sulfúrico, es a favor de la idea de que la vida puede continuar en las nubes. «Este resultado puede indicar una química desconocida y es interesante en cuanto a la posible existencia de vida tal como la conocemos, que no puede resistir un entorno de ácido sulfúrico concentrado», explican los autores.

Sin embargo, cabe señalar que no todos los científicos están de acuerdo en la existencia de partículas de gran tamaño y que, en cambio, los errores de calibración podrían ser los responsables de su detección.

Los autores explican otras razones por las que sólo una misión biológica a Venus puede resolver estos misterios. Las mediciones de campo realizadas por el programa Venera y los globos VeGa han indicado que la atmósfera contiene compuestos no volátiles esenciales para la vida. La vida tal como la conocemos requiere minerales, incluido el hierro. Venera encontró el hierro, mientras que Vega no. Más misterios esperando ser resueltos.

Hay otros componentes inexplicables en la atmósfera de Venus. Hay gases traza con perfiles de abundancia que los científicos no pueden explicar. Venera y Pioneer también encontraron oxígeno allí. Nadie sabe de dónde vino y es un tema de discusión frecuente. Otros descubrimientos químicos aumentan el misterio y la complejidad.

Lo loco de estudiar Venus de forma remota es que muchas observaciones pueden explicarse mediante procesos bióticos o abióticos. Por eso necesitamos una misión biológica.

“La habitabilidad de las nubes rosadas también debería explorarse mediante nuevas expediciones in situ”, explica el autor. Muchos científicos están de acuerdo, incluida la famosa científica planetaria Sarah Seager. De hecho, Seager llega incluso a sugerir que se necesita una misión de remuestreo.

En el futuro habrá misiones a Venus. La misión VERITAS de la NASA y la misión da Vinci se dirigirán a Venus, pero no hasta dentro de varios años. Da Vinci enviará una sonda a la atmósfera de Venus para realizar observaciones in situ, mientras que Veritas mapeará la superficie con más detalle.

Mientras tanto, los datos que tenemos son todos los datos con los que los científicos tienen que trabajar. Si bien los científicos son ingeniosos y decididos, esto no es suficiente.

Sólo una misión a Venus centrada únicamente en la biología y la química podría resolver los misterios del planeta.