Fosfina en Venus, la química detrás del hallazgo

Una sustancia química de la que probablemente nunca hayas oído hablar ha irrumpido en las noticias gracias al anuncio de los científicos de que han detectado fosfina, que dicen puede ser un signo de vida, en las nubes de Venus.

¿Qué es la fosfina?

Estructura de la fosfina
Estructura de la fosfina

La fosfina es un compuesto químico compuesto por un átomo de fósforo y tres átomos de hidrógeno, y los científicos también la han detectado en la Tierra, Júpiter y Saturno. En los gigantes gaseosos, es bastante frecuente en las atmósferas, ambas ricas en hidrógeno. En la Tierra, donde la atmósfera se inclina más hacia los compuestos de oxígeno, es mucho más corta, y lo mismo debería ser cierto en Venus.

“Es tan oscuro”, dijo Sara Seager, astrónoma del Instituto Tecnológico de Massachusetts y coautora de la nueva investigación, durante una conferencia de prensa celebrada prácticamente el 14 de septiembre de 2020. “A nadie le importa [la fosfina] excepto a unas pocas personas muy especializadas“.

A nadie le importa [la fosfina] excepto a unas pocas personas muy especializadas

Sara Seager, astrónoma del Instituto Tecnológico de Massachusetts

Eso es menos cierto para Júpiter y Saturno – los científicos han estado estudiando la fosfina en esas nubes durante décadas. La nueva investigación puede que tampoco sea el primer avistamiento del compuesto en Venus. Las sondas Vega de la Unión Soviética detectaron un químico que contenía fósforo en las nubes locales en la década de 1980, aunque sus instrumentos no eran lo suficientemente sofisticados para hacer una identificación precisa.

Fosfina, vida y muerte

En la Tierra, el compuesto ha sido intrigante, pero es difícil de estudiar en los laboratorios, por lo que los científicos han tendido a centrar sus esfuerzos en otros lugares. Los humanos lo producen industrialmente, aunque quizás no por las razones más edificantes.

La mayoría de nosotros estamos familiarizados con la fosfina como veneno para ratas“, Matthew Pasek, un astrobiólogo y geoquímico de la Universidad del Sur de Florida que ha trabajado en temas relacionados con el ciclo del fósforo pero que no participó en la nueva investigación. “Es algo que hacemos para matar cosas – los microbios no son realmente asesinados por ello, pero los organismos más grandes sí“.

Los científicos también han encontrado fosfina cerca de comunidades de microorganismos específicos, aunque no han investigado de cerca cómo se produce. Aunque los investigadores del nuevo hallazgo dicen que, en la Tierra, el compuesto es producido por microbios, Tetyana Milojevic, una bioquímica de la Universidad de Viena que no está involucrada en la nueva investigación dijo que no tenemos evidencia firme de eso. En cambio, puede ser simplemente un producto de materia microbiana en descomposición química.

La forma en que entendemos la fosfina hoy en día, es el signo de la degradación biológica de la biomasa, el decaimiento de la materia biológica“, dijo Milojevic. “Esto no ocurre con la actividad biológica de esos microorganismos, no debido a su acción enzimática, sino que se ve afectada por las limitaciones físico-químicas“. También parece formarse cuando sustancias ricas en hierro con pequeñas cantidades de fósforo se encuentran en ambientes ácidos, dijo – un escenario probable en las nubes de Venus.

Afortunadamente, esas lagunas en la comprensión de la fosfina en sí misma no se llenarán con un viaje a Venus. Realizar esos experimentos de laboratorio que faltan les dirá a los científicos si y cómo los microbios producen fosfina aquí en la Tierra, acercándolos un paso más a lo que podría significar en Venus.

¿Qué podría significar la fosfina en Venus?

Primero saquemos el punto más grande del camino: No, los científicos no anunciaron pruebas de vida en otro planeta.

Lo que sí encontraron, sin embargo, es tentador en su significado potencial – aunque queda mucho trabajo por hacer para descartar la posibilidad de que otros procesos desconocidos puedan estar creando la firma de la fosfina detectada en la atmósfera de Venus por un equipo de investigadores internacionales que utilizan telescopios terrestres en la Tierra.

En resumen, todo se reduce a la detección de fosfina en una capa de nubes templadas de la atmósfera de Venus. (El artículo científico se puede consultar AQUÍ).

Detección

La firma de la fosfina, confirmada mediante observaciones independientes de dos telescopios en la Tierra, es ciertamente intrigante porque la única forma natural que conocemos para que la fosfina se forme en los planetas terrestres es como un subproducto de la vida.

El truco aquí es que no sabemos realmente qué forma de vida específica es en la Tierra la que produce la fosfina que se encuentra en nuestros pantanos y marismas.  Se cree que es microbiótica, potencialmente E. coli.  Pero incluso con la investigación in situ, literalmente en el entorno donde la fosfina se crea de forma natural en la Tierra, todavía no sabemos qué la causa.

Y eso complica en gran medida la naturaleza del descubrimiento anunciado por la profesora Jane Greaves y su equipo.

Mientras que muchos se han apresurado a destacar y dar a conocer la posibilidad de que se trate de vida, los científicos, por otra parte, son mucho más escépticos y cautelosos, ofreciendo la vida microbiana como una respuesta potencial a esta pregunta sólo después de que se hayan descartado todos los procesos abióticos de producción de fosfina, cosa que no han hecho.

De hecho, es posible que la vida ni siquiera sea un factor en este descubrimiento.  Pero eso no es algo que llame la atención.

Otros orígenes de la fosfina en Venus

Ahora, sí.  Este descubrimiento podría indicar la presencia de vida microbiana.  Pero podría haber muchas otras razones por las que la fosfina está en la atmósfera de Venus.

Una de las formas más fáciles de producir fosfina de forma natural a través de medios abióticos se ve en las atmósferas de Júpiter y Saturno, donde las inmensas presiones en lo profundo de las atmósferas de esos planetas utilizan hidrógeno – en parte – para crear fosfina.

Lo que los miembros del equipo del descubrimiento han podido descartar hasta ahora es que los mismos procesos complejos que crean fosfina en Júpiter y Saturno no son posibles en Venus debido a la falta de átomos de hidrógeno -por no hablar del gas de hidrógeno- en la atmósfera venusina y a la absoluta incapacidad del planeta para producir las presiones necesarias para la producción abiótica de fosfina.

Pero el equipo no se detuvo ahí.  Al hacer el anuncio, el Dr. William Bains explicó cómo su parte del equipo consideró otras formas de producción de fosfina abiótica (fotoquímica, termodinámica y química de rocas).

Aunque se encontró que todos esos procesos son posibles en Venus, no pueden explicar la concentración de fosfina observada, que llega a casi 20 partes por billón.

De hecho, hablando con el descubrimiento, el equipo destacó que los procesos de producción de fosfina que ocurren naturalmente en Venus son millones de veces más débiles de lo que deberían ser para explicar la cantidad de fosfina detectada.

Eso dejaría aparentemente a los procesos biológicos como la opción restante – pero ahí es donde la atmósfera corrosiva de ácido sulfúrico de Venus añade otro problema.

Diapositiva de la atmosfera de Venus, presentada por la profesora Sara Seager. © Royal astronomical Society
Diapositiva de la atmósfera de Venus, presentada por la profesora Sara Seager. © Royal astronomical Society

La atmósfera de Venus está llena de ácido sulfúrico, es miles de veces más ácida que el ácido de las baterías, cientos de veces más seca que el lugar más seco de la Tierra, y destruye las moléculas biológicas en cuestión de segundos.

Sin embargo, con la información disponible en mano, un equipo de científicos dirigido por el profesor Greaves, concluye en su trabajo que “la presencia de [fosfina – PH3] es inexplicable después de un estudio exhaustivo de las vías químicas y fotoquímicas en estado estacionario, sin que se conozcan actualmente las vías de producción abiótica en la atmósfera, las nubes, la superficie y el subsuelo de Venus, o por la entrega de rayos, volcánicas o meteorológicas”.

“El PH3 podría originarse en una fotoquímica o geoquímica desconocida, o, por analogía con la producción biológica de PH3 en la Tierra, por la presencia de vida”.

Pero sólo porque los propios científicos ofrecieron la vida como una posible explicación no significa que sea el principal candidato o hipótesis.   De hecho, el equipo en su conjunto se apresuró a señalar que no entienden qué está causando la presencia de la fosfina en la atmósfera, y otros científicos planetarios también fueron cautelosos en cuanto a que la explicación es la vida real.

Parte de lo que impulsa esa cautela general es el hecho de que muchos de los procesos que rigen el funcionamiento de la atmósfera venusina son completamente extraños y no se entienden en base a los datos recogidos en misiones anteriores y en curso en el segundo planeta del sistema solar.

De hecho, una de las principales cosas que se señalan en la parte de la discusión del documento gira en torno al hecho de que las gotas de las nubes venusinas, y la fotoquímica de estas, es casi completamente desconocida.  Esos procesos desconocidos que gobiernan las gotas de las nubes venusinas podrían ser una posible fuente de la fosfina detectada.

Para más información Phosphine on Venus; unpacking the Venusian discovery