¿Puede haber vida en la atmósfera de Venus? A primera vista, esta idea es una locura. Con una temperatura constante —noche y día— de unos 470 ºC, nubes de ácido sulfúrico y una presión atmosférica superficial de 93 bares, Venus es un infierno. De hecho, es difícil imaginar un ambiente más hostil para la vida. Y, sin embargo, a 55 kilómetros de altura, justo sobre la capa de nubes de ácido sulfúrico, las condiciones son muy benignas. Tanto que uno de los lugares más favorables a la vida tal y como la conocemos es, paradójicamente, la alta atmósfera de Venus. La hipótesis de que pueda existir vida microbiana en Venus parecía sin embargo ser muy poco probable, como mucho un ejercicio interesante de imaginación. Pero todo ha cambiado hoy con el anuncio del descubrimiento de fosfano (PH3) en la atmósfera de Venus. El fosfano es un compuesto considerado biomarcador, esto es, podría estar siendo creado por microorganismos. Vale, ¿pero es un descubrimiento tan importante? Al fin y al cabo, seguro que hay muchos mecanismos para producir fosfano de forma abiótica, ¿no? Pues no, ninguno. O, mejor dicho, ninguno que logre explicar la abundancia de fosfano detectada. Y eso es lo que ha hecho saltar todas las alarmas.

Pero antes de entusiasmarnos demasiado, retrocedamos un poco para entender el asunto. Las condiciones benignas de la alta atmósfera de Venus llevaron a los investigadores Harold Morowitz y Carl Sagan a proponer en una fecha tan temprana como 1967 la posible existencia de microorganismos en esa zona del planeta. La idea era curiosa, pero cuando se confirmaron las brutales condiciones de la superficie de Venus, principalmente gracias a las sondas soviéticas Venera, fue rápidamente aparcada. Nadie esperaba seriamente que Venus tuviese vida en la parte alta de su atmósfera cuando la superficie era un infierno. Sin embargo, en las últimas décadas la hipótesis ha ido ganando poco a poco en popularidad. ¿La razón? Ahora sabemos que quizás Venus fue habitable hasta hace relativamente poco tiempo (puede que sea un horno desde hace solo unos cientos millones de años). Si Venus tuvo océanos, a lo mejor tuvo vida. Y si tuvo vida, es posible, aunque muy poco probable, que algunos microorganismos hayan logrado sobrevivir en su alta atmósfera. Por otro lado, el interés en este mundo ha aumentado porque ahora se sabe que existen muchos exoplanetas que podrían ser similares a Venus. ¿Cómo distinguir si un planeta rocoso es un oasis como la Tierra o un desierto yermo como Venus? Dependiendo del caso, no podemos —la definición de zona habitable es muy ambigua—, de ahí la necesidad de entender mejor al «gemelo de la Tierra» para luego poder identificar posibles exotierras más eficazmente.

Pero, si hay vida microbiana en Venus, ¿cómo lo podríamos confirmar? Lo opción más directa es enviar una sonda. Lamentablemente, Venus es el gran olvidado de la exploración del sistema solar y hace décadas que ninguna nave aterriza sobre él (aunque sí se han enviado orbitadores, como Venus Express de la ESA o Akatsuki de la agencia japonesa JAXA, que todavía sigue activo). Otra forma más barata, pero también más ambigua, es intentar detectar algún biomarcador en la atmósfera desde los observatorios de la Tierra. Los biomarcadores son sustancias asociadas con los seres vivos en la Tierra que, por separado, no son una prueba concluyente de la presencia de vida, pero que en conjunto sí que pueden permitirnos afirmar que la existencia de alguna forma de vida puede ser muy probable. Ejemplos de biomarcadores son el agua, el oxígeno y el ozono o el metano. ¿Y el fosfano? Esta sustancia tóxica y maloliente está entre las últimas que asociaríamos con la vida (por cierto, fosfina es la denominación antigua y la IUPAC recomienda no usarla, pero si no nos gusta el término fosfano, siempre podemos recurrir a «trihidruro de fósforo»). Pero recientemente, varios grupos de investigadores han apostado por el fosfano como biomarcador por ser un compuesto asociado a formas de vida en la Tierra y no existir ningún mecanismo geológico conocido capaz de crearlo en grandes cantidades.

En efecto, el fosfano podría ser un biomarcador directo e inequívoco, a diferencia de los otros mencionados anteriormente. En la atmósfera de la Tierra el fosfano se encuentra en pequeñas cantidades a nivel global —del orden de partes por trillón—, pero ha sido generado por microorganismos (o por acción del ser humano). El fosfano es un biomarcador tan reciente que suele omitirse en la mayoría de referencias sobre el tema, aunque algo me dice que esto va a cambiar rápidamente. «Pero un momento, ¿acaso no se ha detectado fosfano en Júpiter y otros planetas gigantes? ¿Esto quiere decir que hay vida allí?», puede objetar algún lector avispado. Pues sí, hay fosfano en los planetas gigantes, y mucho, pero se ha formado en el interior de atmósferas reductoras a altísimas temperaturas y presiones (una atmósfera reductora es aquella en la que los compuestos con hidrógeno dominan sobre los compuestos con oxígeno). En un planeta rocoso no se pueden dar estas condiciones —no, ni siquiera en la superficie de Venus—, pero es que además la presencia de oxígeno destruiría rápidamente —en tiempo geológico, se entiende— cualquier cantidad apreciable de fosfano. Es por eso que todo el fosfano en la atmósfera terrestre ha sido creado a través de actividad biológica. «Bueno, pero no hay oxígeno en Venus, ¿no?». Efectivamente, aunque no hay grandes cantidades de oxígeno libre, la atmósfera de Venus es fuertemente oxidante. El fosfano debería desaparecer rápidamente en estas condiciones, así que, además de un mecanismo capaz de crearlo en primer lugar, necesitamos que también pueda mantener esas concentraciones estables en el tiempo.

Pero el fosfano solo puede ser un buen biomarcador si es posible detectarlo. Para ello, un equipo de investigadores liderado por Jane Greaves decidió observar Venus con el objetivo de poner un límite superior a la presencia de fosfano en su atmósfera. Es decir, no esperaban encontrar este compuesto, pero la resolución de las observaciones les permitiría afinar el grado de resolución espectral necesario para conseguir la detección de esta sustancia en un planeta rocoso. Con este objetivo en mente, Greaves y sus colegas observaron el planeta vecino con los radiotelescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), situado en Chile, y el JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) en Hawái. Ambos observatorios trabajan en el rango milimétrico del espectro, donde se puede observar una de las firmas espectrales de la molécula de fosfano (a 1,123 milímetros de longitud de onda, para ser precisos). Las observaciones se realizaron en junio de 2017 usando el JCMT y en marzo de 2019 con la red ALMA. Para su sorpresa, descubrieron fosfano en la atmósfera de Venus. Los resultados se acaban de publicar hoy en un paper de Nature Astronomy.

La primera cuestión que cabe plantearse es hasta qué punto es un descubrimiento fiable. Las líneas espectrales de las atmósferas planetarias no son sencillas de observar desde la Tierra y es fácil confundirse con las líneas de otros compuestos y elementos, algo que ya pasó con el metano marciano al ser estudiado desde observatorios terrestres. Y, efectivamente, el equipo de Greaves pensó al principio que se trataba de «contaminación» procedente de la línea del dióxido de azufre, por lo que, para salir de dudas, realizaron más campañas de observación con ALMA. La línea de absorción espectral del fosfano medida es compatible con una capa de esta sustancia situada entre 53 y 61 kilómetros de altura, en la capa media o en la capa superior de las nubes de Venus, donde la temperatura es de unos 30 ºC y la presión atmosférica es de 0,5 bares. Eso sí, nada impide que el fosfano esté también presente a mayor profundidad y que luego suba a las capas más altas. El fosfano se ha observado en latitudes medias y no se ha detectado en los polos del planeta, mientras que las concentraciones en el ecuador son más bajas.

Todo esto está muy bien, pero ahora viene la cuestión más importante. ¿De qué cantidades estamos hablando? Uno de los secretos mejor guardados de la espectroscopía es que resulta muy, pero que muy difícil, calcular las abundancias reales de los elementos y compuestos a partir de sus líneas espectrales obtenidas a distancias astronómicas. En este caso, la cantidad estimada por el equipo de Greaves ronda las 20 partes por mil millones (20 ppb), aunque, lógicamente, la incertidumbre es importante. La cifra es muy sugerente porque, aunque en términos absoluto es muy poco, estamos hablando de mucha cantidad para un gas tan poco frecuente como es el fosfano, pero, por otro lado, tampoco se trata de un volumen tan grande que resulte imposible de explicar invocando la existencia de microorganismos que habiten las nubes de Venus.

Y ahora viene el plato fuerte. Los investigadores han intentado explicar la presencia de fosfano invocando mecanismos abióticos, es decir, aquellos en los que la vida no juegue ningún papel. Sin éxito hasta el momento. El único mecanismo abiótico digno de mención es la formación fotoquímica a partir de fósforo y luz ultravioleta del Sol. Incluso dejando a un lado la naturaleza desconocida de la fuente de fósforo original en este caso, este mecanismo se queda corto en cuatro órdenes de magnitud a la hora de explicar la concentración de fosfano detectada. Otros mecanismos geológicos conocidos —como el escape de depósitos subterráneos, volcanes o rayos— y la aportación de este compuesto por parte de meteoritos ni siquiera se consideran relevantes para explicar el ritmo actual de creación de fosfano (los rayos solo lograrían explicar una diezmillonésima parte del fosfano, mientras que la actividad volcánica debería ser, como mínimo, doscientas veces superior a la actual para explicar la concentración medida; por su parte, los meteoritos son una fuente completamente despreciable, salvo que haya habido un impacto gigantesco reciente hace poco, algo que los mapas geológicos no muestran por ningún lado). Naturalmente, bien podrían existir mecanismos abióticos desconocidos. De hecho, es lo más probable si usamos el principio de la navaja de Occam. Por eso el equipo de Greaves propone como explicación a este misterio la presencia de algún proceso geoquímico o fotoquímico no conocido que esté generando grandes cantidades de fosfano, aunque actualmente no se conozca ninguno. Ni que decir tiene, a partir de hoy serán muchos los investigadores que intentarán dar con algún proceso de este tipo.

Vale, puede haber vida, ¿pero conocemos organismos capaces de generar fosfano? Sí y no. Me explico: en la Tierra existen bacterias anaeróbicas que aparentemente generan fosfano directamente (así como procesos industriales humanos, pero no los tenemos en cuenta por motivos obvios). Eso sí, los procesos de producción de fosfano por parte de microoganismos terrestres no se conocen nada bien y hay teorías que sugieren que estos procesos no serían directos (es decir, necesitarían de muchas otras sustancias o materiales que no están presentes en las nubes de Venus). Está claro que para saber si existe vida en Venus primero deberemos asegurarnos de que entendemos los mecanismos de producción de fosfano de las bacterias terrestres. Otro escollo que debe superar la hipótesis de vida en Venus es cómo puede sobrevivir un ecosistema de microorganismos que esté permanentemente flotando en las nubes. En la Tierra se han detectado bacterias a más de cuarenta kilómetros de altura, pero por el momento no se ha demostrado que haya microorganismos capaces de sobrevivir a esa altura sin interacción con las capas más bajas o la superficie. Y hablamos de nuestro planeta, un mundo que es claramente habitable. También es cierto que las nubes en Venus son prácticamente permanentes, mientras que en la Tierra tienen una vida media relativamente corta. Por otro lado, la distribución del fosfano detectado en Venus —abundante en latitudes medias, escaso en el ecuador y ausente en los polos— cuadra con los modelos que tenemos de la alta atmósfera de Venus, dominados por las células convectivas de Hadley. Según este modelo, el ambiente más favorable para unos hipotéticos microorganismos serían precisamente las latitudes medias, con tiempos de circulación de entre 70 y 90 días.

El ciclo biológico de las hipotéticas bacterias venusinas sería el siguiente: las bacterias vivirían dentro de las gotas de ácido sulfúrico entre 50 y 60 kilómetros de altura. Sí, dentro del ácido. Aunque el ácido sulfúrico es un ambiente muy hostil —¿quién lo diría?—, hay bacterias terrestres que aguantan pH muy bajos y, además, es más fácil para la vida sobrevivir en un medio líquido. Las gotas de ácido sulfúrico con bacterias chocarían entre sí y, con el tiempo, se harían más grandes y caerían, pero no a la superficie. La enorme temperatura de la atmósfera inferior evaporaría las gotas, dejando atrás las bacterias en forma de esporas muy resistentes flotando en una neblina inferior. Tiempo después, corrientes de viente volverían a llevar estas esporas hasta la capa de nubes de ácido sulfúrico, donde volverían a reanudad su actividad biológica. Las bacterias serían obviamente anaeróbicas y generarían fosfano como parte de su metabolismo. ¿Es posible una forma de vida de este tipo? Quién sabe. Ayer esta era una hipótesis que casi era pura ciencia ficción, hoy ya no tanto.

Resumiendo, ¿quiere decir esto que hay vida en Venus? Rotundamente, no. Afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias. Hacen falta muchas más observaciones para confirmar estos datos. Sobre todo, es prioritario medir bien la abundancia real del fosfano en la atmósfera de Venus. La viabilidad de los mecanismos abióticos propuestos o por proponer dependen de si son capaces de igualar las concentraciones de fosfano detectadas, que bien podrían ser muy diferentes en la realidad. Para lograr este objetivo sería recomendable enviar una o varias sondas atmosféricas a Venus (como la misión DAVINCI+). Estas sondas —equipadas con espectrómetros de masas y, quizás, microscopios— servirían además para determinar con precisión las características de la atmósfera venusina usando instrumentos modernos. Precisamente, una de las fuentes de incertidumbre es el tiempo que puede permanecer el fosfano en la atmósfera de Venus antes de ser destruido. El equipo de Greaves calcula que este tiempo es con toda seguridad inferior a mil años, aunque probablemente sea mucho menor (de todas formas, este tiempo de vida sería superior al que vemos en la Tierra), pero el cálculo preciso depende de la incertidumbre en las condiciones atmosféricas de Venus. Este parámetro es esencial porque cuanto mayor sea la vida media del fosfano en Venus, más sencillo será explicar su presencia por medios abióticos (siempre y cuando los investigadores den con alguno). Por último, es necesario entender mucho mejor los mecanismos de producción de fosfano por los microorganismos terrestres para valorar plenamente la importancia del fosfano como biomarcador.

A partir de hoy, al misterio del metano marciano se suma el del fosfano venusino. A diferencia del metano del planeta rojo, por el momento no conocemos mecanismos químicos o geológicos que expliquen la presencia de fosfano en Venus. Pero también es cierto que Venus es un lugar mucho más hostil que Marte, incluso en la actualidad. No cabe duda de que no existe mejor excusa para lanzar por fin una misión que explore la atmósfera de Venus como la Venera-D de Rusia o los recientes proyectos de sondas de NASA y ESA que no han logrado ser aprobadas, así como la última propuesta de Rocket Lab, aún por concretar. Una consecuencia de este descubrimiento es que las propuestas que incluyan sondas atmosféricas a Venus se van a ver reforzadas frente a otras que hagan uso de orbitadores o sondas de superficie. Y ya que estamos, ¿por qué no volar por Venus usando un dirigible tripulado como el del proyecto HAVOC?). Más que nunca, Venus se merece nuestra atención.

Referencias:

• https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4
• https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2015/eso2015a.pdf
• https://www.eso.org/public/news/eso2015/
• https://www.nature.com/articles/2151259a0
• https://arxiv.org/pdf/2007.00105.pdf
• https://arxiv.org/pdf/2008.01888.pdf
• https://arxiv.org/abs/1910.05224
• https://arxiv.org/pdf/2008.08620.pdf
• https://arxiv.org/pdf/2008.12821.pdf