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La 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 rayas oscuras en las nubes.

La posibilidad de que haya vida en Venus es un tema de interés en astrobiología debido a la proximidad y similitudes de Venus 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 venusiano actual es extremo en comparación con el de la Tierra. Los estudios continúan cuestionando si podría haber existido vida en la superficie del planeta antes de que se produjera un efecto invernadero descontrolado y si una biosfera relicta podría persistir en lo alto de la atmósfera venusiana moderna .

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 que la vida basada en el agua tal como la conocemos sea poco probable en la superficie del planeta. Sin embargo, algunos científicos han especulado con la posibilidad de que existan microorganismos extremófilos termoacidofílicos en las capas superiores templadas y ácidas de la atmósfera venusiana. [1] [2] [3] En septiembre de 2020, se publicó una investigación que informaba de la presencia de fosfina en la atmósfera del planeta, una posible biofirma . [4] [5] [6] Sin embargo, se han puesto en duda 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 ). [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

Como Venus está completamente cubierto de nubes, el conocimiento humano sobre las condiciones de la superficie era en gran medida especulativo hasta la era de las sondas espaciales. Hasta mediados del siglo XX, se creía que el entorno de la superficie de Venus era similar al de la Tierra, por lo que se creía ampliamente que Venus podía albergar vida. En 1870, el astrónomo británico Richard A. Proctor dijo 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 banda milimétrica realizadas por AD Kuzmin indicaron temperaturas mucho más bajas. [13] Dos teorías en pugna explicaban el inusual espectro de radio: una sugería que las altas temperaturas se originaban en la ionosfera y otra sugería una superficie planetaria caliente.

En 1962, la primera misión exitosa a Venus, la Mariner 2 , midió la temperatura del planeta por primera vez y descubrió que era de "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 aproximadamente 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 de Venus era de 75 a 100 veces la de la Tierra. [15] Esto luego se revisó 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 poco probable que ocurra la vida como la conocemos.

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

Potencial de habitabilidad pasado

Los científicos han especulado que si existía agua líquida en su superficie antes de que el efecto invernadero descontrolado calentara el planeta, es posible que se haya formado vida microbiana en Venus, pero es posible que ya no exista. [18] Suponiendo que el proceso que trajo agua a la Tierra fuera común a todos los planetas cerca de la zona habitable, se ha estimado que podría haber existido agua líquida en su superficie hasta 600 millones de años durante y poco después del Bombardeo Pesado 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 puede haber tenido agua superficial y una condición habitable durante alrededor de 3 mil millones de años y puede haber estado en esta condición hasta hace 700 a 750 millones de años. Si es correcto, esta habría sido una cantidad de tiempo suficiente para la formación de vida, [24] y para que la vida microbiana evolucionara hasta volverse aérea. [25] Desde entonces, han habido más estudios y modelos climáticos, con diferentes conclusiones.

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

Estudios publicados el 26 de octubre de 2023 sugieren que Venus, por primera vez, puede haber tenido tectónica de placas durante la antigüedad y, como resultado, puede haber tenido un entorno más habitable y posiblemente 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 a través de la litopanspermia , mediante la expulsión 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 transferido a la Tierra en asteroides. Este modelo se ajusta al patrón de pulsos de vida altamente desarrollada que aparecen, se diversifican y se extinguen con asombrosa rapidez a lo largo de los períodos Cámbrico y Ordovícico , y también explica la extraordinaria variedad genética que apareció durante este período". [31]

Eventos cataclísmicos

Hace entre 700 y 750 millones de años, un evento de resurgimiento casi global desencadenó la liberación de dióxido de carbono de las rocas del planeta, lo que transformó su clima. [32] Además, según un estudio de investigadores de la Universidad de California en Riverside , Venus podría albergar vida si Júpiter no hubiera alterado su órbita alrededor del Sol. [33]

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 mi) sobre la superficie tienen una temperatura suave, y por lo tanto todavía hay algunas opiniones a favor de tal posibilidad en la atmósfera de Venus . [34] [35] La idea fue presentada por primera vez por el físico alemán Heinz Haber en 1950. [36] En septiembre de 1967, Carl Sagan y Harold Morowitz publicaron un análisis de la cuestión 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. [37] El sulfuro de carbonilo es difícil de producir de forma inorgánica, [35] pero puede producirse por vulcanismo . [38] 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. [39] El nuevo análisis de los datos de Pioneer Venus en 2020 ha descubierto 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 pensado y la no detección de sulfuro de hidrógeno . [40]

La radiación solar limita la zona habitable atmosférica a entre 51 km (65 °C) y 62 km (−20 °C) de altitud, dentro de las nubes ácidas. [3] Se ha especulado que las nubes en la atmósfera de Venus podrían contener sustancias químicas que pueden iniciar formas de actividad biológica y tener zonas donde las condiciones fotofísicas y químicas permiten una fototrofia similar a la de la Tierra . [41] [42] [43]

Biomarcadores potenciales

Absorbentes desconocidos

Se ha especulado que cualquier microorganismo hipotético que habitara la atmósfera, si estuviera presente, podría emplear la luz ultravioleta (UV) emitida por el Sol como fuente de energía, lo que podría ser una explicación de las líneas oscuras (llamadas "absorbente UV desconocido") observadas en las fotografías UV de Venus. [44] [45] La existencia de este "absorbente UV desconocido" impulsó a Carl Sagan a publicar un artículo en 1963 proponiendo la hipótesis de los microorganismos en la atmósfera superior como el agente que absorbe la luz UV. [46]

En agosto de 2019, los astrónomos informaron sobre un patrón a largo plazo recientemente descubierto de cambios en la absorción de luz ultravioleta y el albedo en la atmósfera de Venus y su clima, que es causado por "absorbentes desconocidos" que pueden incluir sustancias químicas desconocidas o incluso grandes colonias de microorganismos en lo alto de la atmósfera. [47] [48]

En enero de 2020, los astrónomos informaron evidencia que sugiere que Venus está actualmente (dentro de 2,5 millones de años a partir del presente) volcánicamente activo, y el residuo de dicha actividad puede ser una fuente potencial de nutrientes para posibles microorganismos en la atmósfera de Venus . [49] [50] [51]

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. [52]

Fosfina

Detección de fosfina con ALMA en 2020

Una investigación publicada en septiembre de 2020 indicó la detección de fosfina (PH 3 ) en la atmósfera de Venus por el telescopio Atacama Large Millimeter Array (ALMA) que no estaba vinculada a ningún método abiótico conocido de producción presente o posible en las condiciones de Venus. [4] [5] [6] Sin embargo, la supuesta detección de fosfina fue cuestionada por varios estudios posteriores. [53] [54] [55] [56] No se espera que una molécula como la fosfina persista en la atmósfera de Venus ya que, bajo la radiación ultravioleta, eventualmente reaccionará con agua y dióxido de carbono. PH 3 está asociado con ecosistemas anaeróbicos en la Tierra y puede indicar vida en planetas anóxicos. [57] Estudios relacionados sugirieron que la concentración inicialmente declarada de fosfina (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 inferiores a la densidad de biomasa media de la biosfera aérea de la Tierra". [58] [59] A fecha de 2019 , ningún proceso abiótico conocido genera gas fosfina en los planetas terrestres (a diferencia de los gigantes gaseosos [60] ) en cantidades apreciables. La fosfina puede generarse mediante un proceso geológico de meteorización de lavas de olivino que contienen fosfuros inorgánicos, pero este proceso requiere una actividad volcánica continua y masiva . [61] Por lo tanto, cantidades detectables de fosfina podrían indicar vida. [62] [63] En julio de 2021, se propuso un origen volcánico para la fosfina, por extrusión del manto . [64]

En una declaración publicada el 5 de octubre de 2020 en el sitio web de la comisión F3 de astrobiología de la Unión Astronómica Internacional , los autores del artículo de septiembre de 2020 sobre la fosfina fueron acusados ​​de comportamiento poco ético y criticados por ser poco científicos y engañar al público. [65] Desde entonces, los miembros de esa comisión se han distanciado de la declaración de la UAI, alegando que se había publicado sin su conocimiento o aprobación. [66] [67] La ​​declaración fue eliminada del sitio web de la UAI poco después. 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 había sido publicada por un grupo dentro de la comisión F3, no por la propia UAI. [68]

A finales de octubre de 2020, la revisión del procesamiento de los datos recopilados tanto por ALMA utilizados en la publicación original de septiembre de 2020 como por los datos posteriores del telescopio James Clerk Maxwell (JCMT) reveló errores de calibración de 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 da como resultado la detección de la fosfina [53] [54] [55] o la detecta con una concentración de 1 ppb, 20 veces por debajo de la estimación original. [69]

Ejemplo de espectro PH 3 , de la región circulada superpuesta a la imagen continua basada en un nuevo análisis de los datos reprocesados. [69]

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. El mismo día, los autores de este estudio publicaron un nuevo análisis como preimpresión utilizando los nuevos datos que concluyen que la abundancia promedio de PH 3 para el planeta es aproximadamente 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 aproximadamente 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 desafió sus conclusiones y encuentran que hasta ahora la presencia de ningún otro compuesto puede explicar los datos. [70] [71] [72] [69] Los autores informaron que se estaba realizando un procesamiento más avanzado de los datos del JCMT. [69]

Otras mediciones de fosfina

Un nuevo análisis de los datos in situ recopilados por Pioneer Venus Multiprobe en 1978 también reveló la presencia de fosfina y sus productos de disociación en la atmósfera de Venus. [40] En 2021, un análisis adicional detectó trazas de etano , sulfuro de hidrógeno, nitrito , nitrato , cianuro de hidrógeno y posiblemente amoníaco . [73]

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

En octubre de 2020, un nuevo análisis de las mediciones del espectro infrarrojo archivadas en 2015 no reveló ninguna fosfina en la atmósfera de Venus, lo que establece un límite superior de concentración de volumen de fosfina de 5 partes por mil millones (una cuarta parte del valor medido en la banda de radio en 2020). [74] Sin embargo, la longitud de onda utilizada en estas observaciones (10 micrones) solo habría detectado fosfina en la parte superior de las nubes de la atmósfera de Venus. [7]

En 2022, las observaciones de Venus realizadas con el telescopio infrarrojo aerotransportado SOFIA no detectaron fosfina, y se anunció un límite superior de concentración de 0,8 ppb para altitudes venusianas de entre 75 y 110 km. [56] Un reanálisis posterior de los datos de SOFIA utilizando técnicas de calibración no estándar dio como resultado una detección de fosfina en el nivel de concentración ~ 1 ppb, [75] pero este trabajo aún no ha sido revisado por pares y, por lo tanto, sigue siendo cuestionable. Si está presente, la fosfina parece ser más abundante en las partes de la atmósfera venusiana antes de la mañana. [75]

Mediciones planificadas de los niveles de fosfina

ALMA se reinició el 17 de marzo de 2021 después de un cierre de un año en respuesta a la pandemia de COVID-19 y puede permitir más observaciones que podrían proporcionar información para la investigación en curso. [72] [76]

A pesar de las controversias, la NASA está en las primeras etapas del envío de una futura misión a Venus. La misión Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy ( VERITAS ) llevaría un radar para ver 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, Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gass, Chemistry, and Imaging Plus (DAVINCI+), atravesaría la atmósfera, tomando muestras del aire a medida que desciende, con la esperanza de detectar la fosfina. [77] [78] En junio de 2021, la NASA anunció que DAVINCI+ y VERITAS serían seleccionados 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 de tiempo 2028-2030. [79]

BepiColombo , lanzado 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, cree que el MERTIS (radiómetro de mercurio y espectrómetro infrarrojo térmico) de BepiColombo podría detectar fosfina, pero "no sabemos si nuestro instrumento es lo suficientemente sensible". [80]

También se está llevando a cabo una campaña de monitoreo a largo plazo con el JCMT para estudiar la fosfina y otras moléculas en la atmósfera de Venus. [81]

Confusión entre las líneas de fosfina y dióxido de azufre

Según una nueva investigación anunciada en enero de 2021, es más probable que la línea espectral a 266,94 GHz atribuida a la fosfina en las nubes de Venus haya sido producida por dióxido de azufre en la mesosfera . [82] Esa afirmación fue refutada en abril de 2021 por ser inconsistente con los datos disponibles. La detección de PH 3 en la atmósfera de Venus con ALMA se recuperó a ~7 ppb. [69] Para agosto de 2021 se encontró 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 aproximadamente en un 50% en los espectros de ALMA tomados en 2017. [83]

Bioquímica especulativa de la vida venusiana

Se afirmaba que la bioquímica convencional basada en el 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 magnitudes demasiado bajos en los lugares examinados para que sobreviviera cualquier bacteria extremófila conocida. [84] [85] Los cálculos alternativos basados ​​en la estimación de los costos energéticos de la obtención de 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 de Venus. [86]

En agosto de 2021, se sugirió que incluso los hidrocarburos saturados son inestables en las condiciones ultraácidas de las nubes venusianas, lo que hace que las membranas celulares de los conceptos de vida venusiana sean problemáticos. En cambio, se propuso que la "vida" venusiana puede basarse en componentes moleculares autorreplicantes de "petróleo rojo", una clase conocida de sustancias que consisten en una mezcla de compuestos de carbono policíclicos disueltos en ácido sulfúrico concentrado. [52] Sin embargo, 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 venusianas. [87] [88]

En diciembre de 2021, se sugirió que la vida venusiana (como la causa químicamente más plausible) puede producir fotoquímicamente amoníaco a partir de las sustancias químicas disponibles, lo que da como resultado que las gotas portadoras de vida se conviertan 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 a medida que se asientan, lo que explica la distribución observada de dióxido de azufre en la atmósfera de Venus, y pueden hacer que las nubes no sean más ácidas que algunos entornos terrestres extremos que albergan vida. [89]

Ciclos de vida especulativos de la vida venusiana

El artículo de hipótesis de 2020 ha sugerido que la vida microbiana de Venus puede tener un ciclo de vida de dos etapas. La parte metabólicamente activa de dicho ciclo tendría que ocurrir dentro de las gotitas de las nubes para evitar una pérdida fatal de líquido. Después de que dichas gotitas crezcan lo suficiente como para hundirse bajo la fuerza de la gravedad, los organismos caerían con ellas a capas inferiores más calientes y se secarían, volviéndose lo suficientemente pequeños y livianos como para ser elevados nuevamente a la capa habitable por ondas de gravedad en una escala de tiempo de aproximadamente un año. [90]

El artículo de hipótesis de 2021 ha criticado el concepto anterior, señalando el gran estancamiento de las capas de neblina inferiores en Venus, lo que hace que el regreso de la capa de neblina a nubes relativamente habitables sea problemático incluso para partículas pequeñas. En su lugar, se propuso un modelo de evolución dentro de la nube en el que 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 mediante corrientes térmicas ascendentes iniciadas por los propios organismos. [52] Alternativamente, los microorganismos pueden mantenerse en el aire mediante el efecto de fotoforesis negativa . [86]

Véase también

Posible vida en otros cuerpos del Sistema Solar

Referencias

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