Durante aproximadamente un siglo, los astrónomos que observan Venus con luz ultravioleta han visto rayas y manchas oscuras recorriendo un planeta que a la vista aparece de un suave color amarillo pálido. Nadie ha identificado qué hace esas marcas. Un equipo internacional ha hecho ahora algo más útil que adivinar: ha calculado con qué intensidad debe absorber la luz el material dentro de las gotitas de las nubes de Venus, y la cifra es tan exigente que muchos candidatos propuestos desde hace mucho tiempo luchan por alcanzarla.
El estudio, publicado en la revista Astrobiology, informa que en el rango modelado de 365 a 455 nanómetros, el coeficiente de absorción decádica requerido del líquido en las gotas alcanza aproximadamente 1.278 por centímetro a 375 nanómetros, luego cae por debajo de 54 por centímetro a 455 nanómetros. En términos prácticos, la sustancia misteriosa debe ser un absorbente extremadamente eficiente, o estar presente en una concentración muy alta dentro de las gotas, o ambas cosas.
Esto importa más allá de la curiosidad. Evaluaciones anteriores han calculado que la proporción de energía solar que llega a Venus corresponde al desconocido absorbente en más de la mitad, lo que lo convierte en un botón de control sobre cómo se calienta y circula la atmósfera del planeta. Cualquier modelo del clima venusiano que no pueda decir cuál es el absorbente tiene un agujero en su presupuesto energético.
Leer una nube como si estuviera en un tubo de ensayo
El enfoque del equipo fue replantear la pregunta. El autor principal, Jan Spacek, de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada, preguntó cómo se vería el material de la nube si las gotas pudieran recolectarse en una cubeta de laboratorio y medirse como un líquido a granel.
La distinción no es un tecnicismo. Una nube no puede parecerse en nada a la sustancia de la que están hechas sus partículas. El humo del cigarrillo es la analogía que utilizan los investigadores: parece blanco porque sus partículas submicrométricas dispersan la luz de manera eficiente, pero al recoger esas partículas se obtiene un residuo oscuro parecido al alquitrán. Las partículas de las nubes de Venus caen en un rango de tamaño comparable.
“Nuestro modelo pregunta efectivamente qué pasaría si pudiéramos recolectar ese material de la nube en una cubeta y ponerlo en un espectrómetro de laboratorio”, dijo Spacek en los materiales que resumen la nueva investigación. “Esto es importante, ya que la absorción de luz en un líquido a granel puede estar correlacionada con la concentración de material absorbente de luz en la solución”.
Cerrar la brecha entre lo que ven los orbitadores y lo que mediría un espectrómetro requirió un modelado de transferencia radiativa que tenga en cuenta la dispersión múltiple de las gotas y de las moléculas atmosféricas. En ese trabajo participó Yeon Joo Lee del Instituto de Ciencias Básicas de Corea del Sur. “La clave es que las partículas de las nubes de Venus dispersan la luz solar de manera muy eficiente, por lo que el brillo observado desde el espacio no puede compararse directamente con la absorción de un líquido a granel medida en el laboratorio”, dijo Lee en un comunicado distribuido a través de Newswise. Tener en cuenta esa dispersión, dijo, es lo que permite estimar con qué fuerza debe absorber la gota de líquido.
La lista de candidatos se acorta, no se alarga
Las propuestas se han acumulado durante décadas. Las sugerencias inorgánicas recurrentes incluyen dióxido de azufre, el compuesto disulfuro OSSO, alótropos de azufre elemental, cloruro de hierro y cloro elemental. La nueva restricción no los elimina por completo, pero eleva el listón.
“El modelo impone una restricción exigente a cualquier absorbente propuesto”, dijo Paul B. Rimmer de la Universidad de Cambridge, coautor del estudio. “Muchos de los candidatos inorgánicos propuestos necesitarían estar presentes en concentraciones muy altas para alcanzar la absorción requerida”.
La forma de la curva de absorción añade un segundo filtro. La absorción inferida de Venus cae abruptamente en todo el rango modelado. Los compuestos orgánicos simples disueltos en ácido sulfúrico concentrado tienden a reaccionar formando mezclas oscuras y químicamente complejas que se absorben ampliamente en todo el espectro visible, lo que daría un aspecto marrón o negro en lugar de producir una característica nítida. Todo lo que hay en las nubes de Venus no se comporta de esa manera. Como dijo Spacek, si la absorción proviene de materia orgánica conjugada, el perfil relativamente nítido apunta a un compuesto químicamente definido que se resiste a convertirse en esa mezcla similar al alquitrán.
Aquí la palabra orgánico necesita atención, porque hace mucho trabajo inmerecido en los titulares. En química, significa basado en carbono. No significa biológico. Los investigadores descubrieron que las moléculas con fuerzas de absorción comparables a los pigmentos porfirinoides eficientes necesitarían una concentración del orden de 10 gramos por litro, y fueron explícitos en que no proponen clorofila, hemo ni ningún pigmento biológico específico como respuesta. Esos compuestos son puntos de referencia de la eficiencia que puede llegar a tener un absorbente.
La hipótesis biológica de las nubes de Venus tiene una historia larga y muy controvertida, agudizada por la controvertida detección de fosfina en 2020. Este estudio no lo avanza. Los hallazgos no muestran que exista vida en las nubes de Venus y no establecen que el absorbente sea orgánico en absoluto. Lo que hacen es establecer requisitos cuantitativos que cualquier candidato, vivo o no, debe satisfacer: eficiencia de absorción, concentración, distribución vertical y compatibilidad con el rango observado de tamaños de partículas de nubes.
Janusz J. Petkowski, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Wroclaw, otro coautor, describió el efecto neto con ironía. “Paradójicamente, al imponer restricciones adicionales al absorbente desconocido, podríamos haber hecho el misterio aún más intrigante”, dijo.
La próxima década de misiones a Venus podría resolverlo
El valor de un número como 1.278 por centímetro es que se puede comprobar. Los químicos de laboratorio ahora pueden medir compuestos candidatos frente a un objetivo en lugar de argumentar sobre la verosimilitud, y las sondas futuras pueden llevar instrumentos diseñados para comprobar la misma propiedad en el lugar.
Varios esfuerzos están avanzando, lentamente. Las misiones Morning Star a Venus, con financiación privada y dirigidas por la científica planetaria del MIT Sara Seager, planean enviar una pequeña sonda de descenso que lleva un solo instrumento llamado nefelómetro de autofluorescencia, que utiliza un láser para medir el tamaño, la forma y la composición de las partículas de las nubes y para hacer que cualquier material orgánico sea fluorescente. Esa misión permanece en tierra: Seager dijo a Space.com que el equipo todavía está esperando su vehículo de lanzamiento Rocket Lab. El programa Venus de la NASA también incluye DAVINCI, una misión de clase Discovery que volaría una sonda a través de la atmósfera y tomaría muestras directamente, aunque su fecha de lanzamiento y perspectivas de financiación han cambiado desde la selección.
Lo que aún se desconoce es lo central: la identidad del absorbente. El modelado también se basa en suposiciones sobre la distribución del tamaño de las partículas de las nubes y la ubicación vertical del material absorbente, y diferentes suposiciones cambiarían el coeficiente requerido. El artículo informa una restricción derivada del modelo, no una medición de laboratorio del material venusino, y nunca se ha analizado ninguna muestra de las nubes de Venus.
Los lectores que siguen la ciencia planetaria deben estar atentos a los artículos de laboratorio que prueban compuestos específicos contra este objetivo de absorción, y a las actualizaciones de lanzamientos e instrumentos de la sonda Morning Star y DAVINCI. El propio Venus es fácil de ver a simple vista cuando está bien ubicado al amanecer o al anochecer, aunque las marcas ultravioleta en el centro de esta obra son invisibles sin instrumentos especializados. La honestidad de un problema centenario es que ahora está mejor delimitado y aún no ha sido resuelto.
Lo que los lectores quieren saber
¿Cuál es el absorbente desconocido? Una sustancia no identificada en las nubes superiores de ácido sulfúrico de Venus que absorbe la luz ultravioleta y azul, produciendo los patrones oscuros que se ven en las imágenes ultravioleta desde la década de 1920.
¿Qué midió realmente este estudio? Utilizó observaciones de naves espaciales más modelos de transferencia radiativa para estimar con qué intensidad debe absorber la luz el líquido dentro de las gotas de la nube, alcanzando alrededor de 1.278 por centímetro a 375 nanómetros.
¿Significa esto que hay vida en Venus? No. Los hallazgos no muestran que exista vida en las nubes de Venus y no establecen que el absorbente sea orgánico.
¿Por qué es importante el absorbente? Evaluaciones anteriores sitúan su proporción de la energía solar que llega a Venus en más de la mitad, lo que la hace importante para la forma en que se calienta y circula la atmósfera del planeta.
¿Qué candidatos fueron considerados? Las propuestas a lo largo de décadas incluyen dióxido de azufre, OSSO, azufre elemental, cloruro de hierro y cloro elemental, junto con moléculas conjugadas a base de carbono. Los nuevos límites hacen que varios de ellos sean más difíciles de sostener.
¿Cómo podría resolverse esto? A través de pruebas de laboratorio contra el nuevo objetivo de absorción y a través de mediciones in situ de futuras sondas, incluido el instrumento Morning Star y la misión de descenso DAVINCI de la NASA.
¿Alguien ha probado alguna vez las nubes de Venus? No. No se ha analizado ninguna muestra de material de nubes venusianas, por lo que este resultado es una restricción modelada más que una medición.
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