A suposta fosfina em Vênus tem mais probabilidade de ser dióxido de enxofre comum

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Esta imagem, que mostra o lado noturno de Vênus brilhando em infravermelho térmico, foi capturada pela espaçonave japonesa Akatsuki. (Créditos: JAXA/ISAS/DARTS/Damia Bouic)

Por James Urton
Publicado na Phys.org

Em setembro, uma equipe liderada por astrônomos no Reino Unido anunciou que havia detectado fosfina nas nuvens espessas de Vênus. A detecção relatada pela equipe, baseada em observações de dois radiotelescópios baseados na Terra, surpreendeu muitos especialistas em Vênus. A atmosfera da Terra contém pequenas quantidades de fosfina, que pode ser produzida pela vida. A fosfina em Vênus gerou especulações de que o planeta, muitas vezes apresentado de forma sucinta como uma “paisagem infernal”, poderia de alguma forma abrigar vida dentro de suas nuvens ácidas.

Desde aquela afirmação inicial, outras equipes científicas mostraram suas dúvidas sobre a confiabilidade da detecção de fosfina. Agora, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Washington (EUA) usou um modelo robusto das condições na atmosfera de Vênus para revisitar e reinterpretar de forma abrangente as observações do radiotelescópio subjacentes à afirmação inicial de fosfina. Como relataram em um estudo aceito no The Astrophysical Journal e postado em 25 de janeiro no repositório de pré-impressão arXiv, o grupo liderado pelo Reino Unido provavelmente não estava detectando fosfina.

“Em vez de fosfina nas nuvens de Vênus, os dados são consistentes com uma hipótese alternativa: eles estavam detectando dióxido de enxofre”, disse a coautora Victoria Meadows, professora de astronomia da Universidade de Washington. “O dióxido de enxofre é o terceiro composto químico mais comum na atmosfera de Vênus e não é considerado um sinal de vida.”

A equipe por trás do novo estudo também inclui cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato com sede na Caltech da NASA, o Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, o Instituto de Tecnologia da Geórgia, o Centro de Pesquisa Ames da NASA e a Universidade da Califórnia, em Riverside.

A equipe liderada pela Universidade de Washington mostra que o dióxido de enxofre, em níveis plausíveis para Vênus, pode não apenas explicar as observações, mas também é mais consistente com o que os astrônomos sabem sobre a atmosfera do planeta e seu ambiente químico hostil a vida, que inclui nuvens de ácido sulfúrico. Além disso, os pesquisadores mostram que a assinatura inicial não se originou na camada de nuvens do planeta, mas muito acima dela, em uma camada superior da atmosfera de Vênus, onde as moléculas de fosfina seriam destruídas em segundos. Isso dá mais sustento à hipótese de que o dióxido de enxofre produziu a assinatura.

Tanto o suposto sinal de fosfina quanto essa nova interpretação dos dados são centrados na radioastronomia. Cada composto químico absorve comprimentos de onda únicos do espectro eletromagnético, que inclui ondas de rádio, raios-X e luz visível. Os astrônomos usam ondas de rádio, luz e outras emissões de planetas para aprender sobre sua composição química, entre outras propriedades.

Uma imagem de Vênus compilada usando dados da espaçonave Mariner 10 em 1974. (Créditos: NASA/JPL-Caltech)

Em 2017, usando o telescópio James Clerk Maxwell, ou JCMT, a equipe do Reino Unido descobriu um sinal nas emissões de rádio de Vênus em 266,94 gigahertz. A fosfina e o dióxido de enxofre absorvem as ondas de rádio próximas a essa frequência. Para diferenciar entre os dois, em 2019 a mesma equipe obteve dados de observações contínuas de Vênus usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ou ALMA. A análise das observações do ALMA em frequências onde apenas o dióxido de enxofre é absorvido levou a equipe a concluir que os níveis de dióxido de enxofre em Vênus eram muito baixos para contabilizar o sinal em 266,94 gigahertz, e que ele deveria vir da fosfina.

Neste novo estudo do grupo liderado pela Universidade de Washignton, os pesquisadores começaram modelando as condições na atmosfera de Vênus e usando isso como uma base para interpretar de forma abrangente os sinais que foram vistos – e não vistos – nos conjuntos de dados JCMT e ALMA.

“Isso é conhecido como modelo de transferência radiativa e incorpora dados de várias décadas de observações de Vênus através de várias fontes, incluindo observatórios aqui na Terra e missões de espaçonaves como a Venus Express”, disse o autor principal Andrew Lincowski, pesquisador da o Departamento de Astronomia da Universidade de Washignton.

A equipe usou esse modelo para simular sinais de fosfina e dióxido de enxofre em diferentes níveis da atmosfera de Vênus e como esses sinais seriam captados pelo JCMT e pelo ALMA em suas configurações de 2017 e 2019. Com base na forma do sinal de 266,94 gigahertz captado pelo JCMT, a absorção não vinha da camada de nuvem de Vênus, relata a equipe. Em vez disso, a maior parte do sinal observado teve origem a cerca de 80 km ou mais acima da superfície, na mesosfera de Vênus. Nessa altitude, produtos químicos hostis e radiação ultravioleta destruiriam as moléculas de fosfina em segundos.

“A fosfina na mesosfera é ainda mais frágil do que a fosfina nas nuvens de Vênus”, disse Meadows. “Se o sinal do JCMT fosse de fosfina na mesosfera, então, para levar em conta a força do sinal e o tempo de vida de subsegundo do composto naquela altitude, a fosfina teria que ser entregue à mesosfera a cerca de 100 vezes a taxa do oxigênio bombeado na atmosfera da Terra pela fotossíntese.”

Os pesquisadores também descobriram que os dados do ALMA provavelmente subestimaram significativamente a quantidade de dióxido de enxofre na atmosfera de Vênus, uma observação que a equipe liderada pelo Reino Unido usou para afirmar que a maior parte do sinal de 266,94 gigahertz era da fosfina.

“A configuração da antena do ALMA no momento das observações de 2019 tem um efeito colateral indesejável: os sinais dos gases que podem ser encontrados em quase todos os lugares da atmosfera de Vênus – como o dióxido de enxofre – emitem sinais mais fracos do que os gases distribuídos em uma escala menor”, disse o co-autor Alex Akins, pesquisador do Laboratório de Propulsão a Jato.

Este fenômeno, conhecido como diluição da linha espectral, não teria afetado as observações do JCMT, levando a uma subestimação de quanto dióxido de enxofre estava sendo visto pelo JCMT.

“Eles inferiram uma baixa detecção de dióxido de enxofre por causa do sinal artificialmente fraco do ALMA”, disse Lincowski. “Mas nossa modelagem sugere que os dados do ALMA diluídos em linha espectral ainda seriam consistentes com quantidades típicas ou mesmo grandes de dióxido de enxofre de Vênus, o que poderia explicar completamente o sinal observado pelo JCMT.”

“Quando esta nova descoberta foi anunciada, a abundância de dióxido de enxofre relatada estava em desacordo com o que já sabemos sobre Vênus e suas nuvens”, disse Meadows. “Nosso novo trabalho oferece uma estrutura completa que mostra como as quantidades típicas de dióxido de enxofre na mesosfera de Vênus podem explicar as detecções de sinal e as não detecções nos dados JCMT e ALMA, sem a necessidade da fosfina.”

Com equipes científicas de todo o mundo acompanhando novas observações do vizinho envolto em nuvens da Terra, este novo estudo fornece uma explicação alternativa para a alegação de que algo geológico, químico ou biológico poderia produzir fosfina nas nuvens. Mas embora esse sinal pareça ter uma explicação mais direta – com uma atmosfera tóxica, pressão de esmagar os ossos e algumas das temperaturas mais quentes do nosso sistema solar – Vênus continua sendo um mundo de mistérios, com muito ainda para explorarmos.