Scoperta la vita su Venere? …Sentiamo alcuni pareri

L’annuncio della scoperta in gran quantità di fosfina nell’atmosfera di Venere è stata accolta con toni scoppiettanti dall’opinione pubblica. L’ennesimo dibattito sulla presenza di vita sui pianeti del sistema solare è aperto, e non saremo noi a trovare la risposta ultima. Però possiamo darvi i pareri a caldo di alcuni amici della nostra testata, ossia di Gianni Comoretto, astrofisico dell’Osservatorio di Firenze-Arcetri, di Marco Nava, fisico che attualmente ha un PostDoc presso la University of Illinois di Urbana-Champaign e di Camilla  Sàntoli e Stefano Maurizio, fisici teorici. E poi, in fondo, ecco la vignetta creata per l’occasione da xkcd, tradotta e adattata per noi da Simonetta Mottino, che ben illustra le possibili reazioni alle evidenze di vita aliena, tra facile entusiasmo ed eccessiva cautela. 

Gianni Comoretto: per chiarire, sarebbe bello mandare una sonda fra quelle nubi…

Nelle nubi di acido solforico dell’atmosfera di Venere è stata rilevata la presenza di un’interessante molecola, la fosfina (PH3). L’annuncio è stato dato il 14 settembre dalla Royal Astronomical Society, a seguito della pubblicazione su Nature Astronomy di un’analisi iniziata nel 2017.

Non è facile individuare segni di una presenza di vita fuori dalla Terra. Molte molecole organiche si formano spontaneamente sia nello spazio che nell’atmosfera di pianeti e delle grosse lune, come Titano, e i nostri radiotelescopi ne hanno ormai censito oltre un centinaio. Sicuramente potremmo pensare alla presenza di vita se trovassimo alte concentrazioni di ossigeno: sappiamo infatti che questo gas si combina rapidamente con quasi tutto, e se non venisse costantemente prodotto con la fotosintesi non potrebbe rimanere in atmosfera. 

Un gruppo di astronomi ha proposto che un ruolo simile potrebbe essere ricoperto, appunto, dalla fosfina. Anche questo gas è molto reattivo, e tende a combinarsi con qualsiasi cosa contenga ossigeno. Sulla Terra è prodotto quasi esclusivamente da batteri (di solito quelli che decompongono i cadaveri) e da processi industriali. È stato trovato nell’atmosfera di Giove e Saturno, ma lì viene prodotto negli strati profondi dell’atmosfera, a 800 gradi in atmosfere con abbondanza di idrogeno, e quindi si forma facilmente e si distrugge con più difficoltà. In pianeti rocciosi, e che hanno composti di ossigeno nell’atmosfera, non sopravvive a lungo e quindi può indicare la presenza di vita.

Le molecole possono essere rivelate da radiotelescopi, in quanto emettono o assorbono onde radio a frequenze estremamente caratteristiche. E così questi astronomi hanno cercato di individuarla su Venere, in un primo esperimento pensato essenzialmente come prova di funzionamento della teoria. Non si aspettavano di vederla, il segnale atteso era troppo debole, ma inaspettatamente lo hanno visto, ai limiti di sensibilità del telescopio usato (il JCMT, alle Hawaii). Si è quindi ripetuta l’osservazione usando l’interferometro cileno ALMA, che è molto più sensibile e che fornisce anche un’immagine della distribuzione del gas sul disco di Venere. Si è confermata la presenza di questo gas, concentrato nelle fasce temperate dell’atmosfera (quasi assente ai poli e all’equatore). 

Si è escluso con buona probabilità che il segnale sia dovuto a qualche altra molecola, o che sia un artefatto dello strumento. Le quantità osservate (circa 20 parti per miliardo) sono confrontabili con quelle che si osserva sulla Terra in zone particolari in cui sono presenti microorganismi che la producono, ma centinaia o migliaia di volte le concentrazioni medie in atmosfera.

Si è quindi cercato di capire quali processi potrebbero formarla in queste quantità. E se ne è esclusi un sacco. Devono essere processi rapidi, altrimenti non fa in tempo ad accumularsi. Si sono esclusi fulmini, impatti con meteoriti, vulcanesimo (servono comunque temperature alte), ma non possiamo escludere un qualche processo ancora sconosciuto. 

C’è dunque vita su Venere? Gli autori pensano a una tale possibilità per le nubi che avvolgono il pianeta. Infatti, se Venere ha condizioni insostenibili sulla sua superficie, con temperature di oltre 400 gradi, a 50 km di quota le temperature scendono a 15-20 gradi centigradi. Venere inoltre è rimasta abitabile per qualche miliardo di anni, diventando l’inferno che vediamo solamente 7-800 milioni di anni fa. Si può pensare che allora la vita si sia spostata nelle nubi, in modo simile a batteri che vivono nella nostra atmosfera. Ma gli stessi autori, nelle conclusioni, notano come neppure lì sia facile immaginarla: si tratta di un ambiente estremamente secco e composto in buona parte da goccioline di acido solforico.

Si prospettano dunque ulteriori studi. Per ora, come ribadiscono gli autori nelle conclusioni dell’articolo, siamo solo di fronte ad una chimica anomala ed inspiegata. Comunque vada, alla fine avremo imparato qualcosa. Ed è abbastanza per pensare di spedire una sonda ad esplorare quelle nubi…

 

Marco Nava: vita su Venere? Andiamoci piano

Ho letto con molto interesse i risultati sperimentali presentati su Nature, anche perché sono assai vicini ai miei interessi professionali. Ho però l’impressione che su diversi blog e sui giornali siano stati sparati titoloni un po’ troppo sensazionalistici. Quindi, ho pensato di mettere giù alcuni punti che secondo me aiutano a chiarire alcune cose:

1) Non solo è stata misurata una concentrazione di PH3, ma essa è anche stata localizzata a 50-60 km di altezza dalla superficie. Riescono a farlo perché il metodo usato è un po’ come mettersi gli occhiali da sole e dedurne la marca sulla base di come “ti cambiano la luce”.

2) L’evidenza è molto robusta: sono state fatte misure indipendenti con strumenti diversi e anche l’analisi dei dati è stata realizzate utilizzando diverse metodologie. Tutte sono in accordo.

3) Gli esperimenti sono avvenuti nel corso di tre anni, e gli autori non hanno menzionato variazioni nel tempo. La concentrazione misurata però non e’ uniforme: ai poli del pianeta è nettamente inferiore, anche se forse stavolta risulta un minimo disaccordo tra le diverse misure. In ogni caso questo fatto, sostengono, è compatibile con due cose: movimenti convettivi dalle parti più interne dell’atmosfera, e formazione in loco da parte di meccanismi sconosciuti (tra cui qualcuno di origine biologica).

4) Gli autori hanno considerato tutti i meccanismi di reazione conosciuti, e questo in un intervallo termodinamico che contiene con un ampio  margine le condizioni del pianeta. Questi meccanismi comprendono anche reazioni attivate da vari tipi di “luce” e da scariche elettriche. Nessuna di queste spiega le osservazioni fatte.

5) Gli autori stessi concludono dunque (probabilmente in seguito a richiesta dei referee) che il significato di tutto ciò è che ci sono reazioni chimiche che non conosciamo. Da tutto ciò pare poco prudente leggere di più, tuttavia sia gli autori, sia  – naturalmente – il pubblico si sono mostrati entusiasti della possibilità che la scoperta della vita su Venere sia a portata di mano. 

Ora, il guaio è che tra il punto 4) e il punto 5) ci sono diverse cose che sembrano esser state date per scontate. Eccone tre:

1. La nostra conoscenza dei processi chimici che avvengono negli altri corpi celesti non è così completa come si potrebbe pensare. Abbiamo già preso abbagli sulla vita extraterrestre quando sono stati osservati idrocarburi a temperature che non ne avrebbero dovuto permettere l’esistenza. Si sono invece poi scoperte diverse cose nuove, ad esempio che a basse temperature certi stadi intermedi di reazione hanno una vita più lunga, e che insieme ad effetti di tunneling quantistico nei radicali OH era possibile creare nuovi percorsi di reazione. Pensavamo di saper tutto, e invece…
2. Anche la chimica ad alte pressioni non è del tutto conosciuta, un po’ perché ci sono meno esperimenti e un po’ perché diversi metodi teorici in quell’ambito non funzionano benissimo e hanno meno valore predittivo. C’è anche da dire che pure le pressioni più alte raggiunte dall’atmosfera venusiana non sono poi particolarmente alte. Tuttavia, qualcuno potrebbe anche immaginare, a torto o a ragione, che la ricerca di reazioni fatta dagli autori dello studio potrebbe risentire di un bias dovuto a meno informazioni rispetto ai fenomeni che si conoscono a pressione atmosferica terrestre.
3. Un pianeta è un sistema complesso. Per prendere in considerazione l’ipotesi di origine biologica bisogna prima aver eliminato tutte le altre possibilità, ma, considerata la complessità di cui sopra, si tratta di un compito estremamente arduo, e qualcuno potrebbe sospettare che una risposta definitiva al riguardo non possa giungere dal paragrafo dell’articolo di Nature in parte dedicato al problema.  

Anche gli autori, del resto, affermano che per parlare di origine biologica quella molecola è un indicatore, ma che non può essere l’unico. Serve altro.

 

Camilla Sàntoli e Stefano Maurizio: un segnale interessante, ma necessarie osservazioni indipendenti

Annuncio clamoroso: nelle nubi di acido solforico dell’atmosfera di Venere è stata rilevata la presenza di un’interessante molecola, la fosfina (PH3). Gli astronomi e gli astrofisici sono abituati a studiare le firme che le diverse molecole lasciano nella luce raccolta dai telescopi: stiamo parlando della spettroscopia.

Per capire di cosa si tratta, partiamo dallo spettro elettromagnetico, che comprende onde radio, microonde, infrarossi, luce visibile, ultravioletto, raggi X e raggi gamma.

Questi fenomeni, che a noi paiono così diversi, sono invece manifestazioni di una stessa realtà fisica, cioè di una variazione del campo elettromagnetico che viaggia – anche nel vuoto – sotto forma di onda elettromagnetica. Ogni onda si distingue per la sua frequenza e ricade perciò in una delle categorie precedenti: un raggio gamma ha una frequenza molto superiore a quella di un’onda radio. I nostri sensi sono in grado di percepire solo onde con particolari frequenze, cui diamo il nome di luce, ma i nostri strumenti ci hanno permesso di “vedere” anche onde con frequenze diverse. Un radiotelescopio, ad esempio, raccoglie le onde elettromagnetiche con frequenze tipiche delle onde radio. E così hanno fatto JCMT, alle Hawaii e ALMA, in Cile, i due telescopi puntati verso Venere per studiarne la composizione. 

Ma torniamo alla spettroscopia. La meccanica quantistica insegna che ogni tipo di atomo o di molecola, quando viene investita dalla luce, trattiene solo alcune precise frequenze a causa della sua struttura interna. L’insieme di queste frequenze costituisce la “firma” caratteristica di una sostanza. La frequenza assorbita mancherà nella luce raccolta dal telescopio e ci permetterà di sostenere che una certa molecola sia presente su un pianeta lontano.

Nello studio pubblicato su Nature, i ricercatori sono stati in grado di notare la chiara assenza di una delle frequenze che compongono la firma della fosfina nella luce proveniente dall’atmosfera di Venere. Sui pianeti giganti e gassosi, come Giove, la presenza di PH3 non sorprende: è noto infatti che ci siano le condizioni di temperatura e pressione per la sua produzione. Sui pianeti rocciosi come la Terra e Venere, invece, la fosfina può far parte dell’atmosfera solo se prodotta artificialmente oppure da microrganismi viventi.

C’è dunque vita su Venere? O su Venere si realizzano reazioni chimiche diverse da quelle che conosciamo? Oppure ci sfugge semplicemente qualcosa riguardo al comportamento dei pianeti rocciosi? Gli autori dello studio propendono per la prima di queste tre ipotesi: le quantità e la costanza con cui è stata rilevata la fosfina hanno fatto pensare a microorganismi che vivrebbero in goccioline d’acqua avvolte dall’acido solforico che compone l’atmosfera del pianeta. È invece improbabile che la vita si sia sviluppata sulla superficie, dove la temperatura e la pressione sono insostenibili.

Si prospettano dunque come indispensabili ulteriori studi. È innanzitutto necessario rilevare l’intera firma della fosfina, a completare la frequenza individuata finora. 

Va sottolineato tuttavia che i ricercatori hanno già lavorato per escludere che l’assorbimento sia operato da altre sostanze notoriamente presenti sul pianeta. La fosfina è certo considerata un buon indicatore della presenza di vita, ma questa evidenza potrebbe in futuro essere affiancata dall’osservazione di altre molecole, eventualmente organiche.

Non possiamo ancora sostenere che ci sia vita su Venere. Per un’affermazione di tale tale portata sono infatti necessarie molte conferme indipendenti. Solo allora la chiameremo scoperta.

Da xkcd, di Randall Munroe, licenza CC BY-SA 2.5