Vita su Venere – come, dove e perché

Rifacciamo il punto, sia mai che durante questa settimana siate stati distratti e non abbiate letto neanche uno dei 76598234 articoli in giro per il web sulla “vita su Venere“.

Lunedì 14 settembre c’è stata un “Press Release” della Royal Astronomical Society.

Durante questo evento è stato annunciato che due telescopi diversi, il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), nelle Hawaii, e l’Atacama Large Millimiter Array (ALMA), in Cile, hanno rivelato, indipendentemente, la presenza di una molecola nell’atmosfera di Venere, la fosfina.

Ora, non è che Venere in generale non abbia molecole nella sua atmosfera, ovviamente, quindi non è questo il punto.

vita su venere
Venere e la sua atmosfera, in tempi non sospetti, quando poteva starsene bello pacioso a farsi gli affati suoi. Cr: Astronomy Pinterest

Il punto è che questa molecola è la fosfina.

Niente contro questa molecola eh, per carità. La troviamo pure nelle atmosfere dei pianeti gassosi, come Giove e Saturno, generata in profondità per poi essere portata nelle zone più esterne dai moti convettivi.

Però, sui pianeti rocciosi, la superficie solida è un ostacolo invalicabile per questa molecola. Sulla Terra c’è ma, come vedremo, è prodotta dagli esseri viventi.

Insomma, la fosfina nell’atmosfera di Venere non ci dovrebbe essere!

Le uniche spiegazioni plausibili, alla fine di faticosi studi, sono due:

– su Venere esiste qualche processo chimico di cui (per ora) non abbiamo la più pallida idea. Cosa possibile perché, d’altronde, noi possiamo solo simulare l’ambiente venusiano, non possiamo (ancora) studiarlo da vicino.

– su Venere esistono dei microorganismi in grado di produrre la fosfina. Cosa altamente improbabile ma che non può essere assolutamente esclusa.

Conclusione: no, non abbiamo trovato alieni su Venere.

Ripetiamo: NIENTE ALIENI SU VENERE!

Non siamo sicuri di nulla, per ora. Però, di certo, il bel pianeta sarà il protagonista di molti studi nel prossimo futuro.

Ma approfondiamo la questione.

Come abbiamo fatto a rilevare la fosfina su un Pianeta distante da noi circa 170 milioni di km?

Spoiler. Riusciamo a rilevare molecole dalle atmosfere di pianeti distanti anche miliardi di miliardi di km da noi.

Ebbene sì. La scienza è davvero figa!

Questo è possibile con la spettroscopia. In pratica si studia la luce riflessa dalle atmosfere dei pianeti che ci interessano (i pianeti infatti brillano non di luce propria ma di luce riflessa). In termini tecnici, si studia lo “spettro continuo” emesso dall’atmosfera di un pianeta.

Ogni spettro, avrà delle righe nere, righe di assorbimento, dovute alle molecole e agli atomi presenti nell’atmosfera di quel pianeta che tendono ad assorbire la luce e, quindi, a non farla arrivare fino a noi.

vita su venere
Esempi degli spettri di assorbimento di diversi elementi. Le righe nere non sono un problema del vostro schermo, la corrispondono alle lunghezze d’onda assorbite da quell’elemento.

Studiando queste righe, capiamo com’è fatta l’atmosfera di un pianeta.

Più lontano è, più è difficile, è chiaro. Ma Venere è decisamente molto vicino in termini astronomici, fidatevi!

Bene. Vediamo com’è andata.

Fidarsi è bene, non fidarsi…

Nel 2017, il JCMT rivelò per la prima volta nello spettro dell’atmosfera di Venere una riga di assorbimento sospetta.

Sospetta perché relazionata alla nostra fosfina, assolutamente non aspettata lì dove invece era stata rivelata.

La prima cosa è stata studiare la possibilità che questa riga sospetta fosse dovuta a degli artefatti (falsi segnali) che sono sempre presenti e che abbiamo imparato, grazie a modelli matematici ed algoritmi, a capire, razionalizzare ed eliminare.

Per sicurezza, all’interno di questo studio, hanno fatto questa operazione di pulizia due gruppi separati, per essere totalmente certi che uno dei due non si stesse “perdendo” qualcosa.

Prima lezione: il “controllo incrociato” (cross check) è fondamentale, nella scienza come anche nell’informazione. Non dimenticatelo.

Insomma, anche dopo i vari controlli la linea della fosfina era sempre là.

Dato che nessuno voleva credere a questa riga sospetta, è stata vagliata l’ipotesi che tale linea potesse essere dovuta all’influenza di altre molecole, con lunghezze d’onda molto simili a quelle della fosfina.

Purtroppo però, il JCMT da solo non poteva verificare questa ipotesi.

Per questo motivo, prima di arrivare a conclusioni affrettate, hanno aspettato che un altro strumento, ALMA, potesse effettuare le stesse misure.

Se però cominciano a dirlo in due…

A fine 2019, anche con ALMA è stata fatta la misura spettroscopica dell’atmosfera di Venere.

Anche con ALMA è stata trovata la riga sospetta.

Anche con ALMA hanno eliminato tutti gli artefatti.

La riga stava sempre là.

vita su Venere
La diabolica riga di assorbimento nello spettro dell’atmosfera di Venere. Non lo vedete anche voi quant’è sospetta? Cr: Nature Astronomy

A questo punto hanno controllato che i due strumenti, JCMT e ALMA, rivelassero lo stesso identico spettro da tutto il pianeta, tanto per essere sicuri che gli strumenti funzionassero.

Un po’ come quando non vi funziona più wa sul telefono e chiedete ad un amico “Ma pure a te fa così?”

E niente, funzionavano.

Spettri identici.

A questo punto hanno potuto verificare se fossero state altre molecole con lunghezze d’onda vicine a quelle della fosfina ad averci fatto uno scherzone.

Studia e ristudia, hanno verificato che, se pure altre molecole stessero contribuendo, lo farebbero con una percentuale davvero molto bassa.

Insomma, quella riga era dovuta proprio alla fosfina.

Perché la fosfina è importante?

La fosfina (o fosfano) è un composto chimico di formula bruta PH3.

È un gas incolore, infiammabile e con un punto di ebollizione a pressione atmosferica di 185 K (- 88 °C).

La fosfina pura è totalmente inodore, ma quella “da laboratorio” ha un odore altamente sgradevole di aglio o pesce in decomposizione, dovuto alla presenza di fosfano sostituito e del difosfano P2H4.

Sebbene possa sembrare una molecola semplice, la fosfina è legata a doppio filo con i cicli metabolici degli esseri viventi.

In generale, il fosforo è un elemento di grande importanza nel metabolismo dei viventi, in quanto rientra nella costituzione sia degli acidi nucleici sia dei composti energetici per il normale metabolismo cellulare.

Il ciclo del fosforo è un ciclo biogeochimico che descrive il movimento del fosforo attraverso la litosfera, l’idrosfera e la biosfera.

Il fosforo presente nel suolo terrestre deriva dalla degradazione (per processi chimici, fisici e biotici) di rocce particolarmente ricche di questo elemento (rocce fosfatiche).

Questo fosforo, una volta raggiunto il suolo sotto forma di ioni fosfato (PO43-), che sono chimicamente molto stabili, sedimenta e viene successivamente organicato (cioè reso disponibile agli organismi viventi) da numerose specie di funghi e batteri.

Il fosforo entra, quindi, a far parte degli organismi viventi. Una volta che un organismo muore, inizia il processo di decomposizione. In alcune condizioni particolari (la carenza di ossigeno prima fra tutte) è possibile che la decomposizione porti alla formazione di fosfina.

Uno degli esempi più “popolari” di questo fenomeno è quello dei fuochi fatui.

Sì, quelli che Merida di “Ribelle-The Brave” segue mettendosi nei guai.

I fuochi fatui, ossia fiammelle verdognole che appaiono nell’aria spontaneamente in cimiteri, paludi e torbe, sono stati (in passato) associati ad attività fantasmiche.

Ad oggi, è abbastanza generalmente accettato che i fantasmi non c’entrino nulla.

La fosfina, il difosfano e il metano, prodotti dalla decomposizione di materia organica in ambienti poveri di ossigeno (come, appunto, cimiteri, paludi e torbe), subiscono combustione spontanea a contatto con l’ossigeno dell’aria.

Sono necessarie, infatti, concentrazioni bassissime per permettere a questi gas di bruciare spontaneamente (prevalentemente a causa del metano), causando i fantasmagorici fuocherelli sospesi.

Ma torniamo su Venere

Finalmente convinti che quella riga di assorbimento sia dovuta proprio alla fosfina, gli scienziati mica si sono fermati lì.

Eh no! Anzi.

Hanno iniziato ad approfondire la questione.

Hanno capito, per esempio, che quella molecola si trova più o meno a 50 km di altezza. Il che non significa che sia stata prodotta lì ma potrebbe essere stata prodotta più in profondità, magari in superficie, e poi trasportata su dai moti convettivi, come nei pianeti gassosi.

Si trova, inoltre, soltanto alle medie latitudini; nessuna traccia ai poli e poche confuse tracce all’equatore. Lì le temperature di Venere sono molto più miti, intorno ai 30° centigradi (che, considerando che la superficie del pianeta può tranquillamente superare i 400°, è più che accettabile).

Purtroppo, studi sulla longitudine sono inutili perché tutte le osservazioni di corpi celesti presentano grossi problemi ai bordi, e i risultati non sarebbero attendibili.

Hanno poi calcolato la quantità di fosfina presente: 20 ppb (parts per billions, parti per miliardo).

Ma dai! Tutto questo casino per 20 ppb!?

Ebbene sì, visto che non ci dovrebbero essere manco quelle!

L’ultima, ma più importante, analisi si è concentrata sul simulare, con modelli matematici sviluppati in anni di analisi del bel pianeta, e sempre aggiornati con le nuove scoperte, i processi chimici conosciuti nell’atmosfera di Venere, per capire se potessero produrre quel quantitativo di fosfina.

Apparentemente no.

Allora, forse, sono i fulmini o i vulcani (Venere è bello attivo da entrambi i punti di vista).

Niente da fare.

Non ce la fanno nemmeno loro. Ne produrrebbero troppo poca.

Ma quindi come c’è arrivata la fosfina su Venere?

Produrre fosfina è difficile. Produrla in maniera inorganica è più difficile. Farlo in maniera inorganica alle condizioni dell’atmosfera di Venere è abbastanza improbabile (per le conoscenze che abbiamo ad oggi degli elementi in gioco).

Una delle possibilità sul tavolo è che nell’atmosfera venusiana ci siano dei processi chimici in atto (a causa delle condizioni estreme di temperatura, pressione e specie chimiche disponibili) che portano alla produzione inorganica di fosfina.

Questo vorrebbe dire scoprire delle reazioni a noi totalmente ignote e lontane anni luce da come pensiamo che la chimica funzioni. La cosiddetta “chimica esotica”.

L’altra possibilità, come ormai tutti sapete, è che ci siano dei microrganismi che la producono.

Per un momento, diamo per scontato che siano proprio questi la causa di tutto, cioè che ci sia effettivamente vita su Venere.

Come ci sarebbe arrivata la vita su Venere?

Esistono due scenari limite, ma partiamo da un grosso presupposto.

Noi esseri umani non abbiamo la minima idea di come sia nata la vita sulla Terra.

Chi siamo? Dove andiamo? Da dove veniamo? Insomma, da parte delle domande più complicate che possiamo porci.

Quello che sappiamo è solo che, da un certo punto in poi, la Terra ha smesso di essere priva di vita.

Scenario numero 1 : Sviluppo dipendente

All’interno di questo scenario, terrestri e venusiani sono “parenti”. Questo vuol dire (dato che l’evoluzionismo e la selezione naturale sono realtà scientifiche universali) che esiste un antenato comune fra i terrestri e i venusiani.

Questa parentela implicherebbe che la vita/i microrganismi/i boh che hanno dato origine alla vita su entrambi i pianeti siano arrivati nel sistema solare a bordo di altri corpi celesti (comete?) e, schiantandosi sui vari pianeti, si siano evoluti in maniera indipendente, a seconda delle condizioni.

Questa teoria dell’origine della vita è, in realtà, nata agli inizi del novecento. Nulla di nuovo, insomma.

Se trovassimo alieni (sì ma scordatevi ET, vi prego) su Venere, se questi alieni avessero una struttura “comparabile” (anche se molto lontanamente) con quella terrestre e se fosse possibile trovare un loro genoma (DNA, RNA o xNA che sia), allora avremmo un incredibilmente valido motivo per dedurre che i microrganismi che hanno dato inizio a tutto questo complesso ecosistema in cui viviamo fossero, a loro volta, alieni.

Scenario numero 2 : sviluppo indipendente

I venusiani sono alieni alieni.

Ma alieni alieni alieni.

Questo vuol dire che la loro biochimica potrebbe essere anni luce lontana dalla nostra. Niente xNA, niente amminoacidi, niente di niente.

Cosa ne sappiamo? Come faremmo a studiarli e a capirli?

Data la presenza di fosfina (la cosa che ha dato inizio a tutto), sappiamo che questi alieni dovrebbero usare il fosforo nel loro metabolismo.

Biochimiche a base di fosforo, invece che di carbonio, richiederebbero grandi quantità di idrogeno, cosa impossibile nell’atmosfera di Venere.

Inoltre, a differenza del carbonio, il fosforo da solo può formare molecole di dimensioni modeste. Quindi è molto probabile che, se su Venere ci fosse vita, questa usi il fosforo più o meno come noi (o comunque in un modo parallelo a come lo usiamo noi terrestri).

Ci sono comunque moltissimi scenari aperti.

L’atmosfera di Venere contiene tantissima CO2, pochissimo ossigeno e pochissima acqua. Il pianeta ha una superficie caldissima e piogge di acido solforico.

Letteralmente un inferno.

Cosa vorrebbe dire se la vita si fosse sviluppata in maniera totalmente indipendente sia sulla Terra che su Venere?

Che la vita non è così rara come immaginiamo e che, entro certi limiti, non è così selettiva riguardo agli ambienti in cui riesce a proliferare.

Figata colossale! E ora che si fa?

Sicuramente di studierà molto più approfonditamente Venere di quanto avevamo pensato di fare fino alla settimana scorsa.

Marte dovrà togliersi l’elmo di fronte la bellezza (scherzi a parte, speriamo proprio di no… Pure lui ce ne può dire di cose fighissime!)

Bisogna prima di tutto ripetere le misure con quanti più strumenti possibili (il “controllo incrociato”, ricordate?). Per esempio, già si è deciso che la sonda Bepi Colombo, partita il 20 Ottobre 2018 alla volta di Mercurio, farà un’ulteriore misura spettroscopica dell’atmosfera di Venere.

Scusate, ma non deve andare su Mercurio? Che c’entra Venere?

C’entra perché una sonda, per arrivare a destinazione, segue una traiettoria che “non-ve-lo-dico-nemmeno”! In questa traiettoria, la sonda sfrutta il cosiddetto “effetto fionda” proprio da Venere.

In pratica, il bel pianeta con la sua forza di gravità, darà un bel calcione a Bepi Colombo.

vita su Venere
Tutte le misure che farà Bepi Colombo passando vicino Venere. Alle quali si aggiunge, ora, la misura della fosfina. E meno male che è solo di passaggio! Cr: ESA

Prima che questo accada, però, Bepi Colombo si avvicinerà abbastanza da poter fare la misura sulla fosfina.

Una volta che si avranno tante misure da diversi strumenti, si sfrutteranno le capacità di tutti per estrapolare quante più informazioni possibili.

Dopodiché, è molto probabile che si decida di mandare una nuova sonda che possa avvicinarsi il più possibile per capire come diavolo sia possibile che la fosfina sia lì.

Purtroppo, con le sue temperature e le sue pressioni, Venere non permette alle sonde di sopravvivere una volta entrate nella sua atmosfera. Almeno con le tecnologie che conosciamo ora.

Insomma, vita o meno, la fosfina su Venere è di certo un vero e proprio “motivatore”, che ci sta dicendo “Forza, spremete queste meningi mortali!”, in modo tale che potremmo arrivare a capire cose che “noi umani non possiamo (ancora) immaginare”.

Fonti

Articolo di Nature sulla fosfina
Fosfina
Biochimiche alternative
Venere
Bepi Colombo

Articolo di Martina Cardillo e Luca Ricciardi

Luca Ricciardi

Chimico fisico dei sistemi biologici, laureato a Roma sia in triennale che in magistrale all'università "La Sapienza". Attualmente in Olanda nella ridente cittadina di Enschede per conseguire un PhD, cofinanziato da Royal Dutch Shell, riguardo la produzione di biocarburanti a partire da materiale di scarto agricolo.

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