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Vida en Venus

La atmósfera de Venus vista en ultravioleta por la sonda Pioneer Venus Orbiter en 1979. Aún se desconoce la causa de las franjas oscuras en las nubes. La posibilidad de vida en ...

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La atmósfera de Venus vista en ultravioleta por la sonda Pioneer Venus Orbiter en 1979. Aún se desconoce la causa de las franjas oscuras en las nubes.

La posibilidad de vida en Venus es un tema de interés en astrobiología debido a su proximidad y similitudes con la Tierra . Hasta la fecha, no se ha encontrado evidencia definitiva de vida pasada o presente allí. A principios de la década de 1960, estudios realizados mediante naves espaciales demostraron que el entorno actual de Venus es extremo en comparación con el de la Tierra. Las investigaciones continúan planteando la cuestión de si pudo haber existido vida en la superficie del planeta antes de que se desatara un efecto invernadero descontrolado , y si una biosfera relicta podría persistir en las capas altas de la atmósfera actual de Venus .

Con temperaturas superficiales extremas que alcanzan casi 735 K (462 °C; 863 °F) y una presión atmosférica 92 veces mayor que la de la Tierra, las condiciones en Venus hacen improbable la existencia de vida acuática tal como la conocemos en la superficie del planeta. Sin embargo, algunos científicos han especulado que podrían existir microorganismos extremófilos termoacidófilos en las capas superiores templadas y ácidas de la atmósfera venusina. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] En septiembre de 2020, se publicó una investigación que reportaba la presencia de fosfina en la atmósfera del planeta, una posible biofirma . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Sin embargo, se han planteado dudas sobre estas observaciones. [ 7 ] [ 8 ]   

El 8 de febrero de 2021 se informó sobre el estado actualizado de los estudios que consideran la posible detección de formas de vida en Venus (a través de la fosfina) y Marte (a través del metano ), aunque aún no está claro si estos gases están presentes. [ 9 ] El 2 de junio de 2021, la NASA anunció dos nuevas misiones relacionadas con Venus: DAVINCI y VERITAS . [ 10 ]

Condiciones de la superficie

Venus fotografiada por la Mariner 10

Debido a que Venus está completamente cubierto de nubes, el conocimiento humano sobre las condiciones de su superficie fue en gran medida especulativo hasta la era de las sondas espaciales. Hasta mediados del siglo XX, se creía que el entorno superficial de Venus era similar al de la Tierra, por lo que se creía ampliamente que Venus podría albergar vida. En 1870, el astrónomo británico Richard A. Proctor afirmó que la existencia de vida en Venus era imposible cerca de su ecuador, [ 11 ] pero posible cerca de sus polos.

Las observaciones de microondas publicadas por C. Mayer et al. [ 12 ] en 1958 indicaron una fuente de alta temperatura (600 K). Curiosamente, las observaciones en la banda milimétrica realizadas por AD Kuzmin indicaron temperaturas mucho más bajas. [ 13 ] Dos teorías contrapuestas explicaron el inusual espectro de radio: una sugería que las altas temperaturas se originaban en la ionosfera y la otra, una superficie planetaria caliente.

En 1962, Mariner 2 , la primera misión exitosa a Venus , midió la temperatura del planeta por primera vez y la encontró "alrededor de 500 grados Celsius (900 grados Fahrenheit)". [ 14 ] Desde entonces, evidencia cada vez más clara de varias sondas espaciales mostró que Venus tiene un clima extremo, con un efecto invernadero que genera una temperatura constante de alrededor de 500 °C (932 °F) en la superficie. La atmósfera contiene nubes de ácido sulfúrico . En 1968, la NASA informó que la presión del aire en la superficie venusiana era de 75 a 100 veces la de la Tierra. [ 15 ] Esto fue revisado más tarde a 92 bares , [ 16 ] casi 100 veces la de la Tierra y similar a la de más de 1000 m (3300 pies) de profundidad en los océanos de la Tierra. En un entorno así, y dadas las características hostiles del clima venusiano, es muy improbable que exista vida tal como la conocemos.    

Venera 9 envió la primera imagen desde la superficie de otro planeta en 1975. [ 17 ]

Potencial de habitabilidad pasado

Los científicos han especulado que si existió agua líquida en su superficie antes de que el efecto invernadero descontrolado calentara el planeta, la vida microbiana podría haberse formado en Venus, pero podría no existir ya. [ 18 ] Suponiendo que el proceso que trajo agua a la Tierra fue común a todos los planetas cerca de la zona habitable, se ha estimado que el agua líquida podría haber existido en su superficie durante hasta 600  millones de años durante y poco después del Bombardeo Intenso Tardío , lo que podría ser tiempo suficiente para que se formara vida simple, pero esta cifra puede variar desde tan solo unos pocos millones de años hasta unos pocos miles de millones. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] Un estudio publicado en septiembre de 2019 concluyó que Venus podría haber tenido agua superficial y una condición habitable durante alrededor de 3  mil millones de años y podría haber estado en esta condición hasta hace 700 a 750  millones de años. De ser correcto, este habría sido un tiempo suficiente para la formación de la vida, [ 24 ] y para que la vida microbiana evolucionara hasta volverse aérea. [ 25 ] Desde entonces, se han realizado más estudios y modelos climáticos, con diferentes conclusiones.

Se han realizado muy pocos análisis del material de la superficie venusina, por lo que es posible que se encuentren evidencias de vida pasada, si es que alguna vez existió, con una sonda capaz de soportar las condiciones extremas actuales de la superficie de Venus. [ 26 ] [ 27 ] Sin embargo, el resurgimiento de la superficie del planeta en los últimos 500  millones de años [ 28 ] significa que es improbable que queden rocas superficiales antiguas, especialmente aquellas que contienen el mineral tremolita que, teóricamente, podría haber encapsulado algunas biofirmas . [ 27 ]

Estudios publicados el 26 de octubre de 2023 sugieren que Venus, por primera vez, pudo haber tenido tectónica de placas en la antigüedad y, como resultado, pudo haber tenido un entorno más habitable y posiblemente uno capaz de albergar formas de vida . [ 29 ] [ 30 ]

Eventos de panspermia sugeridos

Se ha especulado que la vida en Venus pudo haber llegado a la Tierra mediante litopanspermia , a través de la eyección de bólidos helados que facilitaron la preservación de la vida multicelular en largos viajes interplanetarios. «Los modelos actuales indican que Venus pudo haber sido habitable. La vida compleja pudo haber evolucionado en el altamente irradiado Venus y haberse transferido a la Tierra en asteroides. Este modelo encaja con el patrón de pulsos de vida altamente desarrollada que aparecieron, se diversificaron y se extinguieron con asombrosa rapidez durante los períodos Cámbrico y Ordovícico , y también explica la extraordinaria variedad genética que apareció durante este período». [ 31 ] Sin embargo, esta teoría es marginal y se considera improbable. [ 32 ]

eventos catastróficos

Entre 700 y 750 millones de años atrás, un evento de renovación superficial casi global provocó la liberación de dióxido de carbono de las rocas del planeta, lo que transformó su clima. [ 33 ] Además, según un estudio de investigadores de la Universidad de California, Riverside , Venus podría albergar vida si Júpiter no hubiera alterado su órbita alrededor del Sol. [ 34 ]

Habitabilidad actual de su atmósfera

Condiciones atmosféricas

Aunque hay pocas posibilidades de que exista vida cerca de la superficie de Venus, las altitudes de unos 50 km (31 millas) sobre la superficie tienen una temperatura moderada, por lo que aún existen algunas opiniones a favor de tal posibilidad en la atmósfera de Venus . [ 35 ] [ 36 ] La idea fue planteada por primera vez por el físico alemán Heinz Haber en 1950. [ 37 ] En septiembre de 1967, Carl Sagan y Harold Morowitz publicaron un análisis sobre el tema de la vida en Venus en la revista Nature . [ 26 ]  

En el análisis de los datos de las misiones Venera , Pioneer Venus y Magellan , se descubrió que el sulfuro de carbonilo , el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de azufre estaban presentes juntos en la atmósfera superior. Venera también detectó grandes cantidades de cloro tóxico justo debajo de la capa de nubes de Venus. [ 38 ] El sulfuro de carbonilo es difícil de producir inorgánicamente, [ 36 ] pero puede producirse por vulcanismo . [ 39 ] El ácido sulfúrico se produce en la atmósfera superior por la acción fotoquímica del Sol sobre el dióxido de carbono , el dióxido de azufre y el vapor de agua. [ 40 ] El reanálisis de los datos de Pioneer Venus en 2020 ha encontrado que parte del cloro y todas las características espectrales del sulfuro de hidrógeno están relacionadas con la fosfina , lo que significa una concentración de cloro menor de lo que se pensaba y la no detección de sulfuro de hidrógeno . [ 41 ]

La radiación solar limita la zona habitable atmosférica a una altitud comprendida entre los 51  km (65  °C) y los 62  km (−20 °C), dentro de las nubes ácidas. [ 3 ] Se ha especulado que las nubes en la atmósfera de Venus podrían contener sustancias químicas capaces de iniciar formas de actividad biológica y tener zonas donde las condiciones fotofísicas y químicas permiten la fototrofia similar a la de la Tierra . [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] 

Biomarcadores potenciales

Se ha especulado que cualquier microorganismo hipotético que habite la atmósfera, de existir, podría utilizar la luz ultravioleta (UV) emitida por el Sol como fuente de energía, lo que podría explicar las líneas oscuras (llamadas "absorbente de UV desconocido") observadas en las fotografías UV de Venus. [ 45 ] [ 46 ] La existencia de este "absorbente de UV desconocido" impulsó a Carl Sagan a publicar un artículo en 1963 proponiendo la hipótesis de que los microorganismos en la atmósfera superior son el agente que absorbe la luz UV. [ 47 ]

En agosto de 2019, los astrónomos informaron sobre un patrón a largo plazo recientemente descubierto de absorción de luz ultravioleta y cambios en el albedo en la atmósfera de Venus y su clima, causado por "absorbentes desconocidos" que podrían incluir sustancias químicas desconocidas o incluso grandes colonias de microorganismos en las capas altas de la atmósfera. [ 48 ] [ 49 ]

En enero de 2020, los astrónomos informaron sobre evidencia que sugiere que Venus actualmente (dentro de los 2,5 millones de años a partir del presente) es volcánicamente activo, y el residuo de dicha actividad puede ser una fuente potencial de nutrientes para posibles microorganismos en la atmósfera venusina . [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]

En 2021, se sugirió que el color del "absorbente UV desconocido" coincidía con el del "aceite rojo", una sustancia conocida que comprende una mezcla de compuestos de carbono orgánico disueltos en ácido sulfúrico concentrado. [ 53 ]

Fosfina

Una investigación publicada en septiembre de 2020 indicó la detección de fosfina (PH₃ ) en la atmósfera de Venus por el telescopio ALMA ( Atacama Large Millimeter Array ), la cual no estaba vinculada a ningún método de producción abiótico conocido presente o posible en las condiciones venusinas. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Sin embargo, la supuesta detección de fosfina fue cuestionada por varios estudios posteriores. [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] No se espera que una molécula como la fosfina persista en la atmósfera venusina, ya que, bajo la radiación ultravioleta, eventualmente reaccionará con el agua y el dióxido de carbono. El PH₃ está asociado con ecosistemas anaeróbicos en la Tierra y podría indicar vida en planetas anóxicos. [ 58 ] Estudios relacionados sugirieron que la concentración de fosfina inicialmente declarada (20 ppb) en las nubes de Venus indicaba una "cantidad plausible de vida", y además, que las densidades de biomasa típicas predichas eran "varios órdenes de magnitud menores que la densidad de biomasa promedio de la biosfera aérea de la Tierra". [ 59 ] [ 60 ] A partir de 2019No se conoce ningún proceso abiótico que genere gas fosfina en planetas terrestres (a diferencia de los gigantes gaseosos [ 61 ] ) en cantidades apreciables. La fosfina puede generarse mediante el proceso geológico de meteorización de lavas de olivino que contienen fosfuros inorgánicos, pero este proceso requiere una actividad volcánica masiva y continua. [ 62 ] Por lo tanto, cantidades detectables de fosfina podrían indicar vida. [ 63 ] [ 64 ] En julio de 2021, se propuso un origen volcánico para la fosfina, por extrusión desde el manto . [ 65 ]

En un comunicado publicado el 5 de octubre de 2020 en el sitio web de la comisión F3 de astrobiología de la Unión Astronómica Internacional (UAI), los autores del artículo de septiembre de 2020 sobre la fosfina fueron acusados ​​de conducta poco ética y criticados por carecer de rigor científico y engañar al público. [ 66 ] Desde entonces, los miembros de dicha comisión se han distanciado del comunicado de la UAI, alegando que se publicó sin su conocimiento ni aprobación. [ 67 ] [ 68 ] Poco después, el comunicado fue retirado del sitio web de la UAI. El contacto de prensa de la UAI, Lars Lindberg Christensen, declaró que la UAI no estaba de acuerdo con el contenido de la carta y que esta había sido publicada por un grupo dentro de la comisión F3, no por la propia UAI. [ 69 ]

A finales de octubre de 2020, la revisión del procesamiento de datos recopilados tanto por ALMA, utilizado en la publicación original de septiembre de 2020, como por los datos posteriores del Telescopio James Clerk Maxwell (JCMT), reveló errores de calibración del fondo que dieron lugar a múltiples líneas espurias, incluida la característica espectral de la fosfina. El reanálisis de los datos con una sustracción adecuada del fondo no permite la detección de la fosfina [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] o la detecta con una concentración de 1 ppb, 20 veces inferior a la estimación original. [ 70 ]

Ejemplo de espectro PH 3 , de la región marcada con un círculo superpuesta a la imagen del continuo basada en un reanálisis de los datos reprocesados. [ 70 ]

El 16 de noviembre de 2020, el personal de ALMA publicó una versión corregida de los datos utilizados por los científicos del estudio original publicado el 14 de septiembre. Ese mismo día, los autores de este estudio publicaron un reanálisis como preimpresión utilizando los nuevos datos que concluye que la abundancia promedio de PH 3 del planeta es ~7 veces menor que la que detectaron con los datos del procesamiento anterior de ALMA, que probablemente varía según la ubicación y que es conciliable con la detección del JCMT de ~20 veces esta abundancia si varía sustancialmente en el tiempo. También responden a los puntos planteados en un estudio crítico de Villanueva et al. que cuestionó sus conclusiones y encuentran que hasta ahora la presencia de ningún otro compuesto puede explicar los datos. [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 70 ] Los autores informaron que el procesamiento más avanzado de los datos del JCMT estaba en curso. [ 70 ]

Otras mediciones de fosfina

El reanálisis de los datos in situ recopilados por la sonda multiprobe Pioneer Venus en 1978 también reveló la presencia de fosfina y sus productos de disociación en la atmósfera de Venus. [ 41 ] En 2021, un análisis posterior detectó cantidades traza de etano , sulfuro de hidrógeno, nitrito , nitrato , cianuro de hidrógeno y posiblemente amoníaco . [ 74 ]

La señal de fosfina también se detectó en los datos recopilados con el JCMT , aunque mucho más débil que la encontrada con ALMA . [ 7 ]

En octubre de 2020, un reanálisis de mediciones de espectro infrarrojo archivadas de 2015 no reveló fosfina en la atmósfera venusina, estableciendo un límite superior de concentración volumétrica de fosfina de 5 partes por mil millones (una cuarta parte del valor medido en la banda de radio en 2020). [ 75 ] Sin embargo, la longitud de onda utilizada en estas observaciones (10 micras) solo habría detectado fosfina en la parte superior de las nubes de la atmósfera de Venus. [ 7 ]

BepiColombo , lanzada en 2018 para estudiar Mercurio , sobrevoló Venus el 15 de octubre de 2020 y el 10 de agosto de 2021. Johannes Benkhoff, científico del proyecto, creía que BepiColomboEl MERTIS (radiómetro de mercurio y espectrómetro infrarrojo térmico) de [ ] podría detectar fosfina, pero "no sabemos si nuestro instrumento es lo suficientemente sensible". [ 76 ]

En 2022, las observaciones de Venus realizadas con el telescopio infrarrojo aerotransportado SOFIA no detectaron fosfina, anunciándose un límite superior de concentración de 0,8 ppb para altitudes venusinas de 75 a 110  km. [ 57 ] Un reanálisis posterior de los datos de SOFIA, utilizando técnicas de calibración no estándar, permitió detectar fosfina a una concentración de aproximadamente 1 ppb. [ 77 ] De estar presente, la fosfina parece ser más abundante en las zonas de la atmósfera venusina previas al amanecer. [ 77 ]

En 2024, la existencia de fosfina en Venus fue corroborada aún más con nuevas observaciones del programa JCMT-Venus. [ 78 ]

Mediciones planificadas de los niveles de fosfina

ALMA reinició sus operaciones el 17 de marzo de 2021 tras un año de cierre debido a la pandemia de COVID-19 y podría permitir nuevas observaciones que aporten información valiosa para la investigación en curso. [ 73 ] [ 79 ]

A pesar de las controversias, la NASA se encuentra en las etapas iniciales del envío de una futura misión a Venus. La misión de Emisividad, Radioastronomía, InSAR, Topografía y Espectroscopia de Venus ( VERITAS ) llevaría un radar para observar a través de las nubes y obtener nuevas imágenes de la superficie, de mucha mayor calidad que las fotografiadas por última vez hace treinta y un años. La otra, la Investigación Profunda de la Atmósfera de Venus sobre Gases Nobles, Química e Imágenes Plus (DAVINCI+), atravesaría la atmósfera, tomando muestras del aire a medida que desciende, con la esperanza de detectar la fosfina. [ 80 ] [ 81 ] En junio de 2021, la NASA anunció que DAVINCI+ y VERITAS serían seleccionadas entre cuatro conceptos de misión elegidos en febrero de 2020 como parte del concurso Discovery 2019 de la NASA para su lanzamiento en el período 2028-2030. [ 82 ]

También existe una campaña de monitoreo a largo plazo en curso con JCMT para estudiar la fosfina y otras moléculas en la atmósfera de Venus. [ 83 ]

Confusión entre las líneas de fosfina y dióxido de azufre.

Según una nueva investigación anunciada en enero de 2021, la línea espectral a 266,94  GHz atribuida a la fosfina en las nubes de Venus probablemente fue producida por dióxido de azufre en la mesosfera . [ 84 ] Esta afirmación fue refutada en abril de 2021 por ser inconsistente con los datos disponibles. La detección de PH 3 en la atmósfera venusina con ALMA se recuperó a ~7 ppb. [ 70 ] Para agosto de 2021 se descubrió que la presunta contaminación por dióxido de azufre contribuía solo en un 10 % a la señal tentativa en la banda de la línea espectral de fosfina en los espectros de ALMA tomados en 2019, y en aproximadamente un 50 % en los espectros de ALMA tomados en 2017. [ 85 ]

Bioquímica especulativa de la vida venusina

Se afirmó que la bioquímica convencional basada en agua era imposible en las condiciones de Venus. En junio de 2021, los cálculos de los niveles de actividad del agua en las nubes de Venus, basados ​​en datos de sondas espaciales, mostraron que estos eran dos órdenes de magnitud demasiado bajos en los lugares examinados para que sobreviviera cualquier bacteria extremófila conocida. [ 86 ] [ 87 ] Cálculos alternativos basados ​​en la estimación de los costos energéticos de obtener hidrógeno en las condiciones de Venus en comparación con las condiciones de la Tierra indican solo un gasto energético adicional menor (6,5 %) durante la fotosíntesis de glucosa en Venus. [ 88 ]

En agosto de 2021, se sugirió que incluso los hidrocarburos saturados son inestables en las condiciones ultra ácidas de las nubes venusinas, lo que hace problemáticas las membranas celulares de los conceptos de vida venusina. En cambio, se propuso que la "vida" venusina podría basarse en componentes moleculares autorreplicantes de "aceite rojo", una clase conocida de sustancias que consiste en una mezcla de compuestos de carbono policíclicos disueltos en ácido sulfúrico concentrado. [ 53 ] Por el contrario, en septiembre de 2024 se informó que, si bien los ácidos grasos de cadena corta son inestables en ácido sulfúrico concentrado, es posible construir sus análogos estables en ácido capaces de formar membranas bicapa reemplazando los grupos carboxilo con grupos sulfato , amina o fosfato . [ 89 ] Además, 19 de los 20 aminoácidos que forman proteínas (con la excepción del triptófano ) y todos los ácidos nucleicos son estables en las condiciones de las nubes venusinas. [ 90 ] [ 91 ]

En diciembre de 2021, se sugirió que la vida venusina —como la causa químicamente más plausible— podría producir amoníaco fotoquímicamente a partir de sustancias químicas disponibles, lo que daría como resultado gotas portadoras de vida que se convertirían en una suspensión de sulfito de amonio con un pH menos ácido de 1. Estas gotas agotarían el dióxido de azufre en las capas superiores de las nubes al asentarse, lo que explicaría la distribución observada de dióxido de azufre en la atmósfera de Venus, y podría hacer que las nubes no fueran más ácidas que algunos entornos terrestres extremos que albergan vida. [ 92 ]

Ciclos de vida especulativos de la vida venusina

El artículo de hipótesis de 2020 sugirió que la vida microbiana de Venus podría tener un ciclo de vida de dos etapas. La parte metabólicamente activa de dicho ciclo tendría que ocurrir dentro de gotitas de nubes para evitar una pérdida fatal de líquido. Una vez que estas gotitas crecen lo suficiente como para hundirse por la fuerza de la gravedad, los organismos caerían con ellas a capas inferiores más calientes y se desecarían, volviéndose lo suficientemente pequeños y ligeros como para ser elevados nuevamente a la capa habitable por ondas gravitacionales en una escala de tiempo de aproximadamente un año. [ 93 ]

El artículo de hipótesis de 2021 criticó el concepto anterior, señalando el gran estancamiento de las capas inferiores de neblina en Venus, lo que hace que el retorno desde la capa de neblina a nubes relativamente habitables sea problemático incluso para partículas pequeñas. En cambio, se propuso un modelo de evolución dentro de la nube donde los organismos evolucionan para volverse máximamente absorbentes (oscuros) para la cantidad dada de biomasa y las áreas más oscuras y calentadas por el sol de la nube se mantienen a flote por corrientes ascendentes térmicas iniciadas por los propios organismos. [ 53 ] Alternativamente, los microorganismos pueden mantenerse en el aire por el efecto de fotoforesis negativa . [ 88 ]

Habitabilidad de Venus para los humanos

Si bien la superficie de Venus es muy inhóspita para los humanos, se ha comprobado que las condiciones a altitudes de 50 km sobre la superficie son no solo habitables para la vida indígena, sino también para la vida humana, más que en cualquier otro lugar del Sistema Solar, con excepción de la Tierra. Las condiciones, desde la presión atmosférica, la gravedad y la temperatura hasta la radiación, pero salvo las químicas, son muy similares a las de la superficie terrestre. Debido a esta posibilidad, se ha sugerido la construcción de hábitats flotantes para humanos a dichas altitudes en caso de que los humanos viajen a Venus. [ 94 ]

Véase también

Posible vida en otros cuerpos del Sistema Solar

Referencias

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  • PBS SpaceTime: ¡Venus podría tener vida!