Quello che sembrava fosfina su Venere potrebbe in realtà essere solo biossido di zolfo

Quello che sembrava fosfina su Venere potrebbe in realtà essere solo biossido di zolfo

Non c’è niente come una buona vecchia battaglia scientifica. Quando la scoperta contestata è una delle più pubbliche e intriganti dell’ultimo anno, è destinata ad essere ancora più interessante. Un team di scienziati, guidato da Andrew Lincowski e Victoria Meadows presso l’Università di Washington (UW), e coinvolgendo membri di vari laboratori della NASA e di altre università, ha messo in discussione la scoperta di fosfina nell’atmosfera di Venere che è stato annunciato per la prima volta l’anno scorso. La loro spiegazione è molto più semplice: è stato molto probabilmente anidride solforosa, uno dei materiali più abbondanti già noti nell’atmosfera di Venere.

Il loro modello tiene conto di due importanti fattori di correzione dello studio originale. Il primo è una correzione della posizione nell’atmosfera di Venere in cui il segnale di fosfina è stato effettivamente osservato. Il secondo è una correzione della quantità totale di anidride solforosa presente nell’atmosfera di Venere al momento delle osservazioni.

Maat Mons è visualizzato in questa prospettiva tridimensionale generata al computer della superficie di Venere. Questa immagine di Magellan della NASA è stata rilasciata il 22 aprile 1992.
Credito: NASA

Le osservazioni utilizzate come base per il documento originale che annunciava la scoperta della fosfina utilizzavano due fonti di dati, il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) nel 2017 e l’Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) nel 2019. Questi sono entrambi radiotelescopi, e rilevano la presenza di diversi materiali monitorando le frequenze alle quali il loro segnale viene assorbito dal loro obiettivo di osservazione. Frequenze diverse sono correlate a materiali diversi, quindi con un po’ di matematica fantasiosa, i ricercatori possono differenziare i diversi materiali nel loro obiettivo di osservazione.

Sfortunatamente, alcuni materiali si trovano molto vicini nei loro spettri di assorbimento. L’anidride solforosa e la fosfina sono due di questi materiali – entrambi si trovano molto vicini a 266,94 gigahertz. Originariamente, il team ha visto un tuffo molto grande in quella frequenza nei dati JCMT, indicando che è stato assorbito da qualcosa, ma non era chiaro se fosse fosfina o biossido di zolfo.

Video da UT che discute la scoperta della fosfina su Venere.

Per eliminare l’anidride solforosa come candidato, il team si è rivolto ai dati di ALMA per osservare le lunghezze d’onda dove solo l’anidride solforosa avrebbe un effetto. Hanno trovato la presenza di anidride solforosa, ma non a livelli abbastanza alti da spiegare il segnale che è stato osservato nei dati JCMT pochi anni prima. Pertanto, hanno concluso che il segnale JCMT è stato causato almeno parzialmente dalla presenza di fosfina.

Questa scoperta ha già causato molti dibattiti all’interno della comunità scientifica. Quando i ricercatori dell’UW hanno deciso di provare questa scoperta, hanno notato qualcosa nei dati JCWT che il team originale sembrava interpretare male o trascurare. La forma della forma d’onda a 266,94 GHz indicava che i dati raccolti dal telescopio non provenivano, infatti, dallo strato di nuvole di Venere come il team originale aveva suggerito. Invece proveniva dall’atmosfera superiore di Venere, a circa 50 miglia dalla superficie del pianeta.

Immagine del telescopio James Clerk Maxwell
Il telescopio di James Clerk Maxwell.
Credito d’immagine: www.jach.hawaii.edu

Questa distinzione è importante per una serie di ragioni. La cosa più importante è che la fosfina è estremamente fragile a queste altezze, poiché è molto più probabile che venga distrutta dalle radiazioni presenti a quell’altezza. Il team dell’UW ha calcolato che, per mantenere i livelli di fosfina trovati nel documento originale, Venere deve pompare 100 volte più fosfina nella sua atmosfera di quanto la Terra pompa ossigeno da tutti i pianeti. fotosintesi che avviene sulla sua superficie combinata.

Già questo sembra uno scenario improbabile. Tuttavia, il team UW ha trovato un altro fattore di complicazione nel set di dati originali. La quantità di anidride solforosa presente nell’atmosfera di Venere era probabilmente significativamente sottostimata nei dati ALMA.

ALMA
Due delle antenne da 12 metri dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) guardano il cielo nell’Array Operations Site (AOS) dell’osservatorio.
Credito: ALMA

ALMA ha la capacità di rilevare i gas quasi ovunque sul suo obiettivo di osservazione. Mentre questo ha alcuni vantaggi significativi, il problema è che i gas che sono più ampiamente distribuiti, come l’anidride solforosa sarebbe su Venere, in realtà danno segnali più deboli rispetto alle fonti puntuali che sono concentrate su una zona specifica.

Questo effetto è chiamato “diluizione della linea spettrale”, e non influenza altri telescopi come il JCMT. I ricercatori dell’UW hanno ricalcolato la quantità di anidride solforosa originariamente trovata nei dati del JCMT, usando valori aggiustati per i dati ALMA per correggere la diluizione delle linee spettrali, e hanno trovato che l’intero segnale del JCMT a 299,64 GHz potrebbe essere rappresentato solo dall’anidride solforosa.

Immagine dell'atmosfera di Venere che brilla nell'infrarosso.
Immagine dell’atmosfera di Venere che brilla nell’infrarosso, presa da Akatsuki.
Credito: JAXA

Questi risultati puntano a una logica molto più semplice per la presenza di fosfina su Venere – che in realtà non c’è, ed è stata semplicemente una lettura distorta di anidride solforosa che ha portato al segnale che ha causato così tanto entusiasmo l’anno scorso. A credito del team originale, hanno chiesto ad altri scienziati di guardare i loro dati e convalidare o invalidare le loro scoperte, esattamente come richiede il metodo scientifico. Questa è una delle cose migliori delle battaglie scientifiche – sono basate su fatti oggettivi piuttosto che su opinioni individualizzate, e di solito le animosità personali rimangono fuori dalla discussione, come sembrano fare con questo documento di dissenso.

I risultati di questi disaccordi di solito portano anche ad una maggiore comprensione del nostro universo e del nostro posto in esso, e questo sembra certamente essere il caso. Potremmo anche essere in grado di risparmiare milioni di dollari perseguendo ulteriormente un segnale fantasma di una sostanza chimica che non è mai esistita in primo luogo. In ogni caso, questo è esattamente il modo in cui il metodo scientifico dovrebbe funzionare – ben fatto sia dal team originale che dal team UW.

Per saperne di più:
UW: La presunta fosfina su Venere è più probabile che sia normale anidride solforosa, come mostra un nuovo studio
arXiv: Preteso rilevamento di PH3 nelle nubi di Venere è coerente con mesopheric SO2
UT: Forse i vulcani potrebbero spiegare la fosfina nell’atmosfera di Venere
NBC: ‘Segni di vita’ su Venere potrebbero essere solo gas di zolfo ordinario.

Immagine principale:
Immagine di Venere catturata da Mariner 10.
Credito: NASA / JPL-Caltech