¿Cuánta vida se necesitaría para crear la señal de fosfina en Venus?

Una firma biológica

La semana pasada, se hizo un anuncio increíble sobre la búsqueda de vida extraterrestre: gas fosfina detectado en las nubes de Venus, un posible indicador de vida o “firma biológica”. Ahora bien, algunos gases pueden ser un falso positivo para las biofirmas porque pueden ser creados por otros procesos químicos en un planeta, como procesos fotoquímicos en la atmósfera o procesos geológicos debajo de la superficie que crean un gas determinado. Por ejemplo, el metano también puede ser una firma biológica y lo hemos estado cazando en Marte, pero sabemos que el metano también se puede crear geológicamente. Encontrar fosfina en las nubes venusinas es verdaderamente notable porque actualmente no conocemos ninguna forma de crear fosfina de forma abiótica o sin que la vida sea parte de la ecuación. La pregunta es: ¿cuánta vida?

Nubes de Venus vistas desde el sobrevuelo del Mariner 10 – NASA

“Plausibilidad”

Una vez que se descubre una biofirma, un método para descartar falsos positivos es observar la concentración de los gases en cuestión y ver si una cantidad plausible de vida podría generar el gas. Se detectó gas fosfina en las nubes de Venus en concentraciones de 20 ppb (partes por mil millones). Si la biomasa necesaria para crear esta concentración de gas es alta, es posible que un proceso abiótico que de otro modo no resulte familiar siga funcionando. Porque si bien Venus puede tener vida, requerir altas concentraciones de vida en un mundo que generalmente se piensa que tiene una habitabilidad superficial cero comienza a disminuir su credibilidad alienígena.

Estudios anteriores ya han analizado el cálculo de la biomasa requerida para determinar qué tan plausible es que un gas de firma biológica sea de hecho un subproducto de los seres vivos y no algún otro proceso abiótico desconocido. Seager, Bains y Hu en 2013 publicó un estudio con la previsión de que la mayoría de nuestra búsqueda de extraterrestres probablemente estaría mirando atmósferas alienígenas distantes para determinar si la química atmosférica era una señal para nosotros de que algo vivía allí. Una de esas señales es la química desequilibrada: gases coexistentes que no deberían, o una sobreabundancia de un gas en particular. Por ejemplo, si alguien estuviera mirando nuestro propio planeta desde años luz de distancia, vería que la concentración de oxígeno en nuestra atmósfera es diez órdenes de magnitud más alta de lo que debería ser para el equilibrio químico. Ese desequilibrio se debe a que la vida en la Tierra crea oxígeno y lo agrega a la atmósfera. No conocemos ningún otro proceso abiótico que pueda explicar ese grado de desequilibrio. Otra señal es la presencia de un gas sin otra fuente conocida que no sea la vida. Ahí es donde entra en juego la fosfina. En ausencia de otros procesos conocidos, Dra. Sara Seager y su equipo exploró “si un gas de firma biológica puede ser producido por una biomasa físicamente plausible”. Y aunque no sabemos exactamente qué sería un organismo extraterrestre, sí sabemos que algunos procesos químicos y físicos son universales. Solo una cierta cantidad de energía puede derivarse de ciertas reacciones químicas. Y así, el estudio utilizó estos principios universales para evitar una trampa de “terracentricidad”, basando todos los modelos biológicos en la vida que conocemos en la tierra.

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Mirando a través de las nubes de Venus para ver la superficie usando un radar – NASA

Basado en modelos como los de la Dra. Sara Seager y su equipo arriba, un nuevo estudio de Mansavi Lingam y Abraham Loeb fue lanzado el 16 de septiembreth que aplicó los modelos al reciente descubrimiento de fosfina en Venus. ¿Los resultados?

“Encontramos que las densidades de biomasa típicas predichas por nuestro modelo simple son varios órdenes de magnitud más bajas que la densidad de biomasa promedio de la biosfera aérea de la Tierra”. – Lingam y Loeb 2020

En otras palabras, mucha menos vida tendría que vivir en las nubes de Venus para crear el nivel de fosfina que hemos detectado que la cantidad de vida que vive en las nubes de nuestro propio planeta, una cantidad plausible de vida. Eso es realmente emocionante porque significa que todavía podemos considerar la vida como una posible fuente de gas fosfina. Una pequeña cantidad de vida posible emite una señal que podemos ver desde la Tierra que nos informa que está allí. Si la cantidad de biomasa requerida fuera realmente alta, podríamos tener que buscar otros procesos abióticos de los que no somos conscientes, ya que es menos probable que existan altas concentraciones de vida en Venus.

Las nubes / atmósfera de la Tierra también sustentan una biosfera aérea
– Puesta de sol en el lago Shebandowan, Ontario – C. Matthew Cimone

Vida en las nubes

Así que ahora llegamos a la parte emocionante de especular sobre qué tipo de vida podría estar creando la fosfina. Ya en 1967, el gran comunicador científico y astrónomo Carl Sagan, y el biofísico Harold Morotwitz especularon sobre la vida en las nubes de Venus. Para el primeros miles de millones de años de su historia, Venus pudo haber sido más adecuado para la vida solo para convertirse en el Venus con el que estamos familiarizados en los últimos mil millones. La vida no solo tuvo tiempo de evolucionar en la superficie, sino que posiblemente también emigró a las nubes. Envuelta en nubes y una atmósfera súper densa, la superficie de Venus es un poco incómodo de 460 grados Celsius, lo suficientemente caliente para derretir el plomo. Días “fríos” en Venus significa helada de plomo. Entonces la superficie está fuera de por vida. Pero las nubes son una historia diferente. En las nubes a 50 km sobre la superficie de Venus, las temperaturas bajan a alrededor de 5 ° C, donde pueden formarse gotas de agua. Sagan dijo que “de ninguna manera es difícil imaginar una biología indígena” en esa capa de nubes. Sagan y Morowitz imaginaron “vejigas flotantes” vivientes de unos 4 cm de diámetro que llevaban una burbuja de hidrógeno en su interior para mantenerse en el aire.

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Superficie de Marte desde Venera 13. En las duras condiciones, la sonda solo sobrevivió dos horas, lo suficiente para transmitir una de las pocas imágenes tomadas desde la superficie de Venus – Roscomos a través de la NASA.

Sin embargo, la investigación contemporánea sugiere que la vida microbiana podría adaptarse mejor a las nubes de Venus. La investigación de la Dra. Sara Seager predice microbios existiendo dentro de las gotas en las capas de nubes porque “el requisito de un entorno líquido es uno de los atributos generales de toda la vida, independientemente de su composición bioquímica”. El problema es que una vez que las gotas crecen lo suficiente, se precipitan a altitudes más bajas cayendo en temperaturas destructivas. Entonces, el ciclo de vida de estos microbios variaría entre un estado de “esporas pequeñas y desecadas y células más grandes, metabólicamente activas, que habitan en gotas”. Entonces, los microbios propuestos viven en una gota de agua rica en nutrientes. El agua se condensa, pero a medida que se precipita y se evapora en los niveles más bajos de las nubes, alrededor de 33-48 km, el microbio se deseca. En un estado desecado, es levantado por los vientos que devuelven al microbio a altitudes más altas donde se rehidrata en un nuevo hogar de gotas de agua. Y durante el tiempo metabólicamente activo del microbio dentro de una gota, potencialmente está creando … fosfina.

Nunca lo hubiera visto venir. En mi imaginación, iba a ser Marte primero. He dado tantos programas de planetarios en los que volaríamos a través del sistema solar en una búsqueda hipotética de vida fuera de la Tierra y siempre pasé por alto Venus como “probablemente demasiado caliente”. Y, sin embargo, una de las mejores firmas biológicas posibles para la vida proviene de este mundo infernal. ¡Pero eso es ciencia! Especulamos, probamos, aprendemos y quizás descubrimos algo más asombroso de lo que podríamos haber imaginado (aunque todavía estoy apoyando las vejigas flotantes. #teamVenusfloatbladders)

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Más para explorar:

Sobre la biomasa necesaria para producir fosfina detectada en las cubiertas de nubes de Venus – Lingam y Loeb 2020

Gas fosfina en las cubiertas de nubes de Venus – Naturaleza

Fosfina detectada en la atmósfera de Venus: ¿un indicador de vida posible? – Astrobiología

¿Los científicos acaban de encontrar signos de vida en Venus? – Universo hoy

Qué hay en la superficie de Venus: Una historia del programa Venera ”- Video Universe Today

¿Vida en las nubes de Venus? Sagan y Morowitz 1967 – Naturaleza

La neblina de la atmósfera inferior de Venus como depósito de vida microbiana desecada – Seager en al 2020

Un modelo basado en biomasa para estimar la plausibilidad de los gases de firma biológica de exoplanetas – Seager, Bains y Hu 2013

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