Mega ciao!
Come state? Io sono ancora supergasatissima per la notizia spettacolare annunciata ieri dalla Royal Astronomical Society. Ringrazio tutti quelli che mi hanno seguita mentre pubblicavo simultaneamente le parti più succulente dell’evento. Direi però che è necessario andare ad analizzare con calma e in un unico post tutto quello che è stato detto. Siete pronti? Bene! Partiamo!
La scoperta eccezionale riguarda Venere, il secondo pianeta in ordine di distanza dal Sole. Prima procedere nell’analisi vediamo le sue caratteristiche principali. Venere è un pianeta roccioso, con dimensioni simili a quelle della Terra. La maggiore vicinanza al Sole però rende l’ambiente totalmente diverso da quello terrestre e assolutamente inospitale. Infatti su Venere non piove. Perchè le piogge sono importanti? Semplice: sulla Terra hanno permesso al suolo di assorbire la maggior parte dei gas serra emessi dai vulcani. Su Venere invece il gas ha continuato ad accumularsi in atmosfera, sfociando in un effetto serra enorme: 475°C in aumento. L’accumularsi di tutto questo gas provoca anche un’elevata pressione atmosferica: 95 atmosfere (cioè un’atmosfera 95 volte più pesante della nostra). Infine, in atmosfera troviamo una grande quantità di acido solforico, che condensa in goccioline e cade al suolo. Insomma piogge acide come se non ci fosse un domani (ad Alien piace questo elemento). Ottimo! Avete capito che Venere è un’ottima destinazione per le vacanze estive solo se volete morire malissimo (muhahahahahahahahah).
Quale notizia da Venere potrebbe mai essere giunta per far saltare sulla sedia tutti noi poveri astronomi nerd? Hanno trovato la fosfina nelle nuvole del pianeta! E che roba è? Perchè è importante? La fosfina, o PH_3, è una molecola molto particolare che può essere generata in diversi modi: da processi geologici, come eruzioni vulcaniche, o da reazioni chimiche in ambienti ricchi di idrogeno, oppure da processi biologici. In particolare, possiamo trovare la fosfina nelle atmosfere di Giove e Saturno, composte principalmente da idrogeno ed elio. In questi pianeti la fosfina viene prodotta negli strati profondi dell’atmosfera, ad alte temperature e pressioni, e viene trasportata negli strati esterni dai moti convettivi. Le superfici solide dei pianeti rocciosi costituiscono una barriera che delimita gli strati interni. In questi casi la fosfina verrebbe distrutta rapidamente tramite processi di ossidazione nella loro crosta o nell’atmosfera.
La fosfina però viene prodotta anche da processi biologici. In particolare, nell’atmosfera terrestre la fosfina è presente con un’abbondanza di qualche parte per trilione ed è un segno inequivocabile della presenza di attività umana o di microrganismi. Infatti le forme di vita producono questo gas altamente riducente anche in un ambiente ossidante. Quindi la fosfina è considerata un biomarcatore, cioè una molecola che identifica la presenza di attività biologica.
La fosfina è stata identificata per la prima volta nell’atmosfera di Venere nel 2017 con il James Clerk Maxwell Telescope, ad una lunghezza d’onda di 1.123 mm. La stessa riga spettrale è stata osservata grazie all’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) nel 2019. Questo è molto importante perchè, se fate delle osservazioni o degli esperimenti, una delle cose più importanti quando si parla di scienza è che le osservazioni devono essere confermate e gli esperimenti devono essere ripetibili da chiunque. Quindi la conferma di ALMA ci dice che l’osservazione del 2017 non era dovuta ad errori strumentali o ad un’analisi svolta male (che top!). I dati dei due telescopi concordano sulla velocità e larghezza della riga e sono consistenti per quanto riguarda la profondità della riga. E’ stato escluso che la riga fosse dovuta alla contaminazione da parte di altri gas. L’unico gas che potrebbe contaminare il risultato è il biossido di zolfo, ma l’analisi indica che mimerebbe solamente la forma della fosfina ed è stato escluso. Non esistono altre specie chimiche in grado di produrre le caratteristiche osservate, quindi l’osservazione della fosfina è confermata per i seguenti quattro motivi:
1- l’assorbimento è stato osservato con profondità della riga comparabili da due telescopi indipendenti;
2- le misure della riga risultano consistenti usando metodi di elaborazione diversi;
3- la sovrapposizione degli spettri ottenuti dai due telescopi non mostra caratteristiche negative;
4- non ci sono altri candidati possibili per spiegare questa riga.
La velocità della riga della fosfina risulta di qualche chilometro al secondo, tipica dell’assorbimento nell’alta atmosfera di Venere. Grazie a delle tecniche si può convertire il profilo della riga nella distribuzione verticale di questa molecola, ma ci sono delle incertezze dovute al fatto che non si conosce bene la diluizione e la pressione di allargamento della riga. Si stima comunque che il continuo da cui si vede l’assorbimento è originato ad un’altitudine di 53-61 km, nello strato di nubi medio/alto. Quindi la fosfina dovrebbe trovarsi almeno a quell’altitudine, in cui la temperatura e la pressione sono rispettivamente di 30°C e di 0.5 bar. Tuttavia la fosfina potrebbe formarsi ad altitudini minori, in ambiente quindi più caldo, e diffondere poi verso l’alto. La fosfina è stata identificata a latitudini medie, mentre ai poli è assente.
L’abbondanza della fosfina in atmosfera di Venere è stata calcolata confrontando i dati del JCMT con i modelli ed è risultata di compresa tra circa 20 e 30 parti per miliardo. Questi valori sono molto alti per un’atmosfera ossidante come quella di Venere.
Per cercare di spiegare la presenza di fosfina sono stati analizzati diversi scenari:
– eventi energetici come i fulmini. Possono verificarsi in atmosfera di Venere ma produrrebbero una quantità di fosfina molto inferiore a quella osservata;
– attività vulcanica. Dovrebbe essere almeno 200 volte superiore rispetto a quella sulla Terra per rilasciare in atmosfera abbastanza fosfina. Gli studi topografici hanno però evidenziato che i vulcani attivi su Venere sono troppo pochi;
– meteoriti. Possono portare fosforo su un pianeta, ma in questo caso non sono sufficienti a spiegare la fosfina;
– processi esotici. Ad esempio processi di frizione o protoni del vento solare possono generare la fosfina, però la quantità è troppo bassa.
In conclusione, la fosfina in atmosfera di Venere non può essere prodotta da processi geologici o chimici conosciuti. Potrebbe originarsi da processi sconosciuti o dalla presenza di forme di vita. Servono ovviamente ulteriori analisi in quanto la composizione e stratificazione dell’atmosfera del pianeta non è ancora conosciuta. Comunque è stato proposto che le celle di circolazione di Hadley, situate a latitudini medie, potrebbero offrire un ambiente stabile per la vita. Il tempo di circolazione è di 70-90 giorni, perfetto per la riproduzione di microrganismi (se questi sono simili a quelli terrestri). La fosfina non è stata rilevata a latitudini superiori ai 60°, consistente con il limite superiore proposto per le celle di Hadley in cui il gas circola ad altitudini minori.
Questa scoperta pazzesca non è ancora una prova certa della presenza di vita, che sarebbe decisamente difficile da spiegare in un ambiente iper acido come le nuvole di Venere, però fa ben sperare. Solo con future analisi e, possibilmente, con sonde che andranno ad esplorare il pianeta riusciremo a scoprire se la presenza di fosfina è dovuta veramente a delle colonie di microrganismi che popolano le nuvole di Venere.
A presto!
Sara
