Biomarcador Fosfina en las nubes de Venus

Un equipo internacional que incluye investigadores de Reino Unido, Estados Unidos y Japón ha detectado en la atmósfera de Venus un gas inesperado, dado que en la Tierra es producido generalmente por algunos microbios. Este descubrimiento podría ser el signo largamente esperado de encontrar vida más allá de nuestro planeta Tierra. Y mientras los esfuerzos se dedican al planeta Marte, Venus nos depara esta sorpresa, ya sugerida por Carl Sagan. En 1967 Sagan publicó un articulo en Nature titulado “Life in the Clouds of Venus?”…Vida en las Nubes de Venus?Aunque hay de tomar los datos con precaución, pues bien la presencia del gas fosfina podría deberse a una química desconocida en la atmósfera venusina.

Venus

Qué es la fosfina?

La fosfina es denominado también gas fosfano (PH3), una molécula formada por un átomo de fósforo y tres de hidrógeno. Es un gas incoloro y tóxico con un olor típico a ajo o pescado en descomposición, además de extremadamente inflamable y explosivo. Se encuentra asociado a la vida porque los producen algunas bacterias que viven en las entrañas de los animales. Por ejemplo se ha encontrado en rocas que tenían excrementos de pingüinos. De ahí que la fosfina se convierta en un biomarcador, es decir, que su presencia puede indicar la existencia de vida.

Molécula de fosfina

Venus

Venus aunque no es el planeta más cercano al Sol, sin embargo es el más caliente. Orbita a una distancia de 108 millones de kilómetros del Sol y tarda 224.7 días en dar una vuelta completa, curiosamente su día son 243 días terrestres y su rotación es en sentido contrario al de la Tierra. Es decir, el Sol sale por el Oeste y se pone por el Este. Y aunque gire muy lentamente, el viento en su superficie sopla con una fuerza huracanada, arrastrando a las nubes a girar el planeta cada cinco días.

És similar en tamaño y estructura a la Tierra, sin embargo su atmósfera es muy densa y altamente tóxica, compuesta en un 97% de dióxido de carbono y envuelta perpetuamente por nubes gruesas y amarillentas de ácido sulfúrico. Esta configuración atrapa el calor del Sol causando un efecto invernadero diabólico. En su superficie la temperatura es de 465 ºC y su presión de unas 90 atmósferas y con gran cantidad de volcanes.

Descubrimiento de Fosfina en Venus

Dado que no es posible ir presencialmente a todos los planetas para observar si hay vida o no, la manera de hacerlo es indirectamente, medir el tipo de gases que existen en las atmósferas de los planetas. Estas observaciones nos indican las condiciones químicas existentes en los planetas y luego compararlas con las de la Tierra. Dado que Venus es el planeta más cercano a la Tierra es un candidato ideal para observar su espectro atmosférico, al igual que los demás planetas del Sistema Solar. Actuando como laboratorios donde estudiar su composición, geología, clima y posible habitabilidad, que a la vez nos sirven como ejemplo para comparar con las atmósferas de los exoplanetas.

Una de las mas destacadas es la búsqueda de agua en Marte, así pues poder determinar la existencia de un biomarcador nos indica indirectamente la posibilidad de la existencia de vida en el planeta. Pero no es tan sencillo, la química subyacente en la producción del biomarcador puede ser de origen inorgánico y/o orgánico. Poder esclarecer si su existencia es debida a una determinada reacción química, que nada tiene que ver con la vida o al metabolismo de un organismo vivo es decisivo. Así pues la detección de un marcador que solo se genere por organismos vivos seria altamente interesante, pero no existe. Así pues cuando se detecta algún tipo de biomarcador se tiene que encontrar que tipo de fuente lo ha creado y si ha existido algún tipo de contaminación procedente de la Tierra. Como vemos es sumamente complejo determinar con exactitud si existe presencia de vida en un planeta simplemente observando la detección de un biomarcador.

La fosfina tiene este carácter de biomarcador, en la atmósfera terrestre se encuentra asociado a la actividad industrial y a las bacterias que viven en ambientes carentes de oxigeno (atmósferas reductoras). También se ha detectado en otras atmósferas sin presencia de oxigeno de los planetas gigantes del Sistema Solar, pero asociados a una formación no de organismos microbianos sino a la típicamente química inorgánica.

Otro de los problemas de la observación del espectro de atmósfera de los planetas es que los telescopios se encuentran en la superficie terrestre y la atmósfera terrestre absorbe gran parte de las características espectrales procedentes de estos planetas extraterrestres. De ahí la importancia de telescopios en órbita fuera de la atmósfera terrestre.

Volviendo a la fosfina, la detección preliminar de esta molécula en Venus animó a buscar la manera de conseguir una mejor observación. Así durante cinco mañanas de Junio de 2017 el James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) analizó el espectro de emisión de la atmósfera venusina en la longitud de onda de 1.123 mm correspondiente a la fosfina. Estas moléculas se encuentran en las nubes de Venus a altitudes entre 55 y 80 km, absorbiendo algunas de las ondas milimétricas que se producen a altitudes más bajas. Esta absorción en el espectro de Venus es lo que se observa.

Representación de la absorción de radiación por la fosfina en Venus

En la siguiente imagen se muestran los dos espectros superpuestos de absorción obtenidos por el ALMA (en rojo) y el telescopio JCMT (en naranja). La observación preliminar realizada con el JCMT de la atmósfera de Venus proporcionó el primer indicio de la presencia de fosfina. Posteriormente el espectro mas detallado realizado por el radiotelescopio ALMA confirmó su existencia.

Espectro de absorción comparado entre ALMA y JCMT

a primera vez en observar signos de fosfina fue a través de las observaciones realizadas por el Telescopio James Clerk Maxwell (JCMT) en Hawai. Para confirmar el descubrimiento había que utilizar un instrumento más preciso, las 45 antenas del conjunto ALMA situado en Chile, situado a una gran altitud para disminuir los efectos de la absorción atmosférica terrestre.

La estimación de la concentración de la fosfina detectada es muy pequeña, unas veinte moléculas por cada mil millones de moléculas atmosféricas venusinas. Tras descartar que no podían proceder de procesos naturales no biológicos, como volcanes, relámpagos, luz solar y minerales puesto que su concentración tendría que ser aún mucho más baja, una diezmilesima parte de la cantidad de fosfina detectada.

En la Tierra algunas bacterias producen fosfina tomando el fosfato de minerales o material biológico y en su metabolismo añaden hidrógeno y finalmente producen fosfina. La concentración observada en Venus equivaldría al 10% de la actividad bacteriana terrestre. Aunque hay que mencionar que cualquier organismo de Venus tendría que ser muy diferente a los terrestres, dado que el acido sulfúrico de Venus rompería rápidamente las cadenas de ADN y proteínas terrestres.

Conclusión

Los astrónomos han especulado durante décadas con la posible existencia de microbios en las nubes altas de Venus, microorganismos que flotarían en la atmósfera muy por encima de su abrasadora superficie. Se podrían dar las condiciones de una temperatura de 30ºC a una presión de 1 atmósfera a una determinada altitud, pero incluso así la gran cantidad de acido sulfúrico en concentraciones del 90% hace necesario una biología venusina muy diferente a la terrestre.

La importancia del descubrimiento radica en que no se conoce ninguna fuente de producción no biológica de fosfina en la atmósfera de Venus. Por supuesto que podría ser consecuencia de una química desconocida según las condiciones impuestas en Venus. Esto abre la experimentación en otros planetas rocosos y determinar que reacciones químicas producen fosfina en estos diferentes ambientes para así establecer a la fosfina como un verdadero biomarcador que determina la existencia o no de vida en otros planetas

Car Sagan y la Viking

Acerca de Carles Paul

Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Barcelona, Master en Física y Matemática Aplicada por la Universidad Politécnica de Cataluña y Master en Historia de la Ciencia por la Universidad Autónoma de Barcelona. Técnico Experto Evaluador Europeo. Profesor titulado de física y matemáticas de la Politècnica de Mataró, des de 1991. Director Científico de Innovem.
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3 respuestas a Biomarcador Fosfina en las nubes de Venus

  1. Joan S. Alòs dijo:

    Como siempre claro como el agua, maestro.
    Por cierto, el agua es un biomarcador?
    Gracias.

  2. Carles Paul dijo:

    Grácias Joan. Como toda pregunta sencilla la respuesta es complicada. La astrobiologia, la ciencia que se dedica a buscar vida mas allá de la Tierra es una ciencia joven y continuamente se este definiendo y redifiniendo. Así pues, podemos definir un biomarcador como un compuesto orgánico o inorgánico pero que se produzca como resultado de un metabolismo orgánico, es decir, tiene que ser el producto resultado de la actividad biológica de una determinada forma de vida. En este caso el agua no puede se considerado un biomarcador porque no es el resultado de una actividad orgánica sino inorgánica. Pero su presencia es fundamental para que se desarrolle la vida tal como la conocemos, de ahi que se defina al agua como un geomarcador. Pero bueno, son detalles.
    Salutacions Joan.

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