Venus también es candidato a la vida extraterrestre

En principio Venus no parece el candidato más plausible para albergar actividad biológica. Los casi 500º C de temperatura y 90 atmósferas de presión imperantes en su superficie hacen de este planeta uno de los lugares más inhóspitos del Sistema Solar.

Sin embargo, existe un lugar en Venus que reúne las condiciones necesarias para la existencia de vida. Así mismo, se han detectado posibles biomarcadores atmosféricos que implican la existencia de un desequilibrio químico que no puede ser explicado en términos exclusivamente abióticos.

Imagen en infrarrojo de Venus, mostrando la estructura
de las nubes que cubren por completo el planeta

A pesar de que hoy en día Venus es lo más parecido a un infierno, todo parece indicar que las condiciones en los primeros momentos de su historia fueron muy diferentes, pudiendo haber permitido la presencia de de agua líquida donde habría podido desarrollarse la vida.

Sin embargo, debido al incremento de la luminosidad del Sol, a la ausencia de un campo magnético fuerte y a la lenta rotación del planeta, la atmósfera de Venus perdió gran parte del agua que poseía, sufriendo un proceso de efecto invernadero muy intenso.

En la actualidad la atmósfera de Venus está formada por un 96% de dióxido de carbono, un 3% de nitrógeno y pequeñas cantidades de otros gases como dióxido de azufre (0,015%), vapor de agua (0,002%) y monóxido de carbono (0,0017%). Además hay gases nobles y trazas de otros compuestos como el cloruro de hidrógeno, el sulfuro de carbono y el fluoruro de hidrógeno.

Venus posee una capa de nubes que cubre la totalidad del planeta de forma constante. Esta se sitúa entre los 25 y los 75 km de altura, y está compuesta por pequeñas gotas de una disolución acuosa de ácido sulfúrico producto de reacciones químicas que combinan el dióxido de azufre y el vapor de agua, merced a la acción de la luz solar y el calor superficial. Si la totalidad del agua presente en estas nubes precipitase sobre la superficie del planeta, se formaría una capa de 3 centímetros de agua que lo cubriría por completo.


En la atmósfera de Venus, las condiciones de presión y temperatura varían con la altura de acuerdo con el siguiente gráfico:

Se puede observar que existe una zona situada en torno a los 50 km de altura en la que las condiciones de presión y temperatura son perfectamente compatibles con la vida tal y como la conocemos. (1 - 5 atmósferas de presión y 0º - 50º C de temperatura). De hecho en nuestro planeta hay microorganismos extremófilos capaces de soportar condiciones físicas mucho más restrictivas.

Por ejemplo, las bacterias quimiosintéticas que viven en las fuentes hidrotermales submarinas, situadas a 4500 metros de profundidad, viven a 250 atmósferas de presión, en total ausencia de luz solar y en un gradiente de temperaturas de entre 2ºC y 100º C. Estas bacterias toleran además condiciones extremadamente ácidas.

Como hemos visto, en la atmósfera de Venus están presentes la mayoría de los elementos químicos esenciales para la vida, como son el carbono, el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno. También el azufre, que forma parte de la estructura de los aminoácidos. Sin embargo, hay otros bioelementos que, si bien están presentes en Venus, no son componentes mayoritarios de su atmósfera, por lo que podrían suponer un factor limitante para el desarrollo de actividad biológica en las nubes, situadas como hemos dicho a 50 km de altura. Nos referimos al fósforo, imprescindible para el ADN (con permiso de un controvertido estudio publicado por la NASA en el que se sugiere que el Arsénico podría jugar el mismo papel), también al calcio, potasio, sodio y hierro. No obstante, estos elementos si podrían estar presentes en el polvo atmosférico, que llegaría desde la superficie hasta las nubes arrastrado por el viento,  fertilizándolas de la misma forma que el Océano Atlántico es fertilizado por el polvo en suspensión proveniente del desierto del Sáhara.

Polvo proveniente del Desierto del Sahara
andentrándose en el Océano Atlántico.

La velocidad de los vientos venusianos alcanza los 360 Km/h a la altura de la capa de nubes, por lo que, en el tiempo equivalente a 4 días terrestres, una partícula de polvo arrastrada por el viento podría dar una vuelta completa al planeta.

Los vientos en Venus están generados por convección. El aire caliente asciende en la zona ecuatorial, donde el calentamiento solar es mayor, y desciende en los polos, donde se sitúan los vórtices polares. En estos, el aire desciende en el centro y asciende en su periferia, análogamente al tipo de circulación atmosférica que se produce en los anticilones polares de nuestro planeta durante el invierno.

Esquema general de la circulacón atmosférica en Venus.

La cuestión es si en Venus el aire ascendente es capaz de arrastrar partículas de polvo hasta los 50 km de altura.

De este hecho podría depender la presencia de los bioelementos antes mencionados en la capa de nubes y por tanto la posibilidad de la existencia de vida en ellas.

Los modelos informáticos indican que los vórtices polares no llegan hasta las capas más profundas de la atmósfera de Venus.

Además, los vientos locales en la superficie son suaves, alcanzando tan sólo los 7 km/h.

Doble vórtice del polo norte de Venus,
captado por la sonda europea Venus Express.

Sin embargo, la densidad de la atmósfera, unas 90 veces la Tierra, hace que en la superficie de Venus el aire se comporte como un fluido supercrítico, capaz por un lado de difundir como un gas y por otro de disolver materiales como un líquido.

Este hecho hace que incluso una leve brisa pueda arrastrar grandes cantidades de polvo que quedarían disueltas en la atmósfera inferior de forma homogénea, alcanzando la altura necesaria para ser succionadas por los vórtices polares.

En la Tierra, el límite máximo de la troposfera se sitúa en los 20 kilómetros en zonas ecuatoriales, altura que se supone no puede superar el aire de los niveles inferiores.

No obstante, un estudio realizado con un globo sonda en 2009, halló 12 especies bacterianas y seis fúngicas en muestras tomadas a 41 km de altitud, por lo que necesariamente ha de existir un mecanismo que permita la dispersión de seres vivos a tales alturas, así como de los biolementos que necesitan. Por otro lado, el número de bacterias que puede albergar cada gota de agua de las nubes situadas en la troposfera terrestre es de aproximadamente 1500.

Hay que señalar que las condiciones de la estratosfera terrestre son tanto o más restrictivas que las de la capa de nubes de Venus, con temperaturas de entre -55º C y 0º C, altos niveles de radiación, escasez de nutrientes y una humedad muy baja.

Imagen de la superficie de Venus captada por
la sonda de aterrizaje soviética Venera 14.

Otro de los procesos que se ha propuesto para el transporte de bioelementos hasta la capa de nubes venusina es el vulcanismo.

En la Tierra, la actividad volcánica es capaz de inyectar grandes cantidades de polvo directamente a la estratosfera.

En Venus, hasta un 80% de su superficie está formada por llanuras de origen volcánico, como resultado de un episodio de vulcanismo global que renovó por completo su superficie hace unos 500 millones de años.

En la actualidad existen unos 1600 grandes volcanes, aunque ninguno de los cuales parece estar activo.

No obstante, la sonda Magallanes registró indicios de actividad reciente en forma de flujos de ceniza volcánica en el Maat Mons, el mayor de los volcanes de Venus.

Esquema de la localización de los principales volcanes de Venus

Imagen del volcán venusiano Sapas Mons.

Así pues, el escenario que se plantea para la existencia de vida en Venus es un medio ambiente formado por pequeñas gotas de una disolución acuosa de ácido sulfúrico (H2SO4) suspendidas en una atmósfera de CO2 y nitrógeno con pequeñas cantidades de monóxido de carbono (CO) y dióxido de azufre (SO2) y posibles aportes de bioelementos como fósforo, calcio, potasio, sodio y hierro presentes en el polvo arrastrado desde la superficie.

A estas condiciones hay que añadir una presión de 1 a 5 atmósferas y entre 0º y 50º C de temperatura.

Por otra parte, los compuestos del azufre de la atmósfera situada por encima de la capa de nubes pueden filtrar la radiación ultravioleta procedente del sol ejerciendo la misma función que la capa de ozono de la Tierra.


Además de los compuestos citados, en el análisis de los datos de las distintas misiones espaciales se encontró sulfuro de hidrógeno (H2S) en la atmósfera superior. El sulfuro de hidrógeno y el dióxido de azufre reaccionan entre sí de forma espontánea para dar azufre y agua, por lo que su coexistencia en la atmósfera superior supone un desequilibrio químico que aún debe ser explicado.

Imagen virtual, generada a partir de imágenes de radar, 
del perfil del volcán Maat Mons, el cual podría haber
entrado en erupción recientemente.

En la Tierra, las bacterias y arqueas sulfatorreductoras autótrofas obtienen su energía a partir de la reducción del sulfato, con el hidrógeno molecular (H2) como donador de electrones, para dar sulfuro del hidrógeno (H2S) como metabolito final.

La presencia en Venus de microorganismos con un metabolismo similar podría explicar la existencia conjunta de H2S y SO2  en su atmósfera.

Se da además la circunstancia de que las bacterias sulfatorreductoras son anaerobias estrictas, por lo que podrían encontrar en las en las nubes venusinas un hábitat acorde con sus características.


También existe un pequeño phylum termófilo dentro de este grupo, Thermodesulfobacteria, que puede soportar temperaturas de hasta 75º C, por lo que podrían sobrevivir a mayor profundidad en la capa de nubes.

Nube de cenizas procedente del volcán Soufrière Hills, en la isla 
de Montserrat. Las cenizas llegan directamente a la estratosfera 
aportando nutrientes para las bacterias que allí residen.

Las bacterias púrpuras del azufre o bacterias rojas del azufre son otros de los microorganismos anaerobios que podrían encontrar en este ambiente los recursos adecuados para sobrevivir.

Estas proteobacterias son capaces de realizar la fotosíntesis empleando H2S en lugar de agua como agente reductor, produciendo gránulos de azufre elemental que puede ser oxidado a ácido sulfúrico.

Se trata de una fotosíntesis anoxigénica que utiliza la bacterioclorofila y la bacteriofeofitina, un tipo especial de bacterioclorofila que posee dos protones en lugar del átomo de magnesio habitual, por lo que no es de color verde.

Así mismo, en los análisis espectrográficos de la atmósfera de Venus aparece una línea de absorción en la longitud de onda 1356 Å que podría deberse a la presencia de clorina, uno de los precursores químicos de la bacteriofeofitina y las bacterioclorofilas.


La bacteria roja del azufre Chromatium tepidum es además termofílica, pudiendo crecer a 75º C, por lo que al igual que el grupo Thermodesulfobacteria podrían constituir colonas a mayor profundidad en la capa de nubes.

Desulfovibrio vulgaris, una bacteria reductora del sulfato.

Además del sulfuro de hidrógeno, también se ha detectado sulfuro de carbonilo (COS) en la atmósfera de Venus, siendo propuesto como posible biomarcador, dada la dificultad de su síntesis abiótica.

Su formación a partir de monóxido de carbono y azufre elemental precisa una temperatura de 973º C, mientras que su síntesis química a partir del ácido sulfúrico precisa de tiocianato de potasio (KSCN), cuya síntesis a su vez requiere del concurso de una enzima biológica llamada rhodanasa que participa en la asimilación por el organismo humano de la vitamina B17, presente en las semillas de durazno.



En la Tierra, el COS es emitido por el océano, los volcanes y las fuentes hidrotermales submarinas, siendo el compuesto natural del azufre más abundante de nuestra atmósfera. Su presencia en Venus puede suponer por tanto una prueba de actividad volcánica reciente, lo cual como hemos dicho podría ser determinante para el aporte de elementos esenciales para la vida.

La curiosa relación existente
entre las semillas de durazno
y la posible presencia de vida
en las nubes de Venus.

Otra propiedad muy importante del COS es su capacidad para catalizar la formación de péptidos a partir de aminoácidos, por lo que se estima que pudo jugar un papel fundamental en la síntesis prebiótica que condujo a la aparición de la vida sobre la Tierra. (Ver artículo de Science)

El COS también se podría formar mediante la fotooxidación del disulfuro de carbono (CS2)  en la atmósfera superior de Venus, por acción de la luz ultravioleta. De hecho se le considera un intermediario químico entre el  CO2 y el  CS2, siendo isoelectrónico con ellos. La presencia de disulfuro de carbono en Venus se ha inferido a partir de la absorción en la longitud de onda 3150-Å del espectro.

Otro aspecto aun pendiente de aclarar es la presencia de monóxido de carbono, el cual es destruido facilmente por acción de la fotolisis y sin embargo aparece en cantidades significativas en la atmósfera de Venus. Su origen, al igual que el del COS, podría ser volcánico, aportando otra prueba de vulcanismo activo.


Las bacterias sulfatorreductoras son consideradas uno de los grupos de bacterias más antiguos de la Tierra, habiendo pruebas de su presencia hace unos 2700 millones de años. Según la hipótesis del hierro sulfuro, la vida pudo originarse en el entorno de las fuentes hidrotermales submarinas, siendo las comunidades de bacterias quimiosintéticas asociadas a estas los primeros ecosistemas en aparecer en nuestro planeta.

Sulfuro de carbonilo.

Como se ha dicho, a partir de los datos recogidos por las sondas espaciales y los modelos de evolución atmosférica, se piensa que Venus fue en sus orígenes un mundo mucho más similar a la Tierra de lo que es actualmente. El punto de vista más extendido entre la comunidad científica, es que las condiciones primigenias hicieron posible la existencia de océanos de agua líquida en la superficie de Venus durante al menos 600 millones de años después de su formación. Otros científicos, como David Grinspoon, prolongan esta etapa hasta hace unos 3000 millones de años, aproximadamente el momento desde el que se tienen indicios de la presencia de actividad biológica en la Tierra. En aquel entonces Venus poseía actividad volcánica casi con toda seguridad, por lo que habrían de existir ambientes hidrotermales subacuáticos sulfurosos similares a los terrestres.


La vida pudo por tanto seguir caminos similares en ambos planetas, como resultado de una abiogénesis paralela en el entorno de las fuentes hidrotermales (dejando a un lado la hipótesis de la  panspermia, o de un posible intercambio de material biológico por medio de impactos de meteoritos procedentes de la Tierra). Como hemos visto, todos los compuestos químicos presentes en la actualidad en la atmósfera venusina lo están también en las surgencias de agua de las fuentes hidrotermales submarinas. Tras el desastre climático venusiano, sus bacterias sulfatorreductoras y bacterias rojas del azufre similares a las terrestres habrían encontrado refugio en la capa de nubes, sobreviviendo hasta nuestros días.


¿Pero que tipo de ecosistema podrían formar en la actualidad?
xx
Podemos imaginar un sistema cuya producción primaria estaría basada en la fotosíntesis realizada por

Fuente hidrotermal submarina

microorganismos similares a bacterias rojas del azufre que emplearían H2S como agente reductor y CO2  para producir materia orgánica y azufre elemental. Este, al disolverse en agua, daría lugar a ácido sulfúrico, que al disociarse daría lugar a sulfato que sería usado por las bacterias sulfatorreductoras autótrofas para obtener energía mediante su reducción a H2S, el cual quedaría listo para iniciar un nuevo ciclo. Existirían además otras comunidades bacterianas heterótrofas especialzadas en el reciclaje de recursos.

La fijación del nitrógeno atmosférico sería realizada bien por la actividad electrica que se produce con frecuencia en las nubes de Venus, o bien por microorganismos similares a las bacterias y arqueas hipertermofílicas anaerobias que son capaces de fijar nitrógeno en las fuentes hidrotermales submarinas a temperaturas de hasta 92º C, como es el caso de la arquea FS406-22. El hecho de que no haya sido detectado amoniaco en la atmósfera de Venus no implica necesariamente que no exista fijación del nitrógeno.

De hecho en la Tierra, a pesar de la enorme cantidad de nitrógeno atmosférico que es fijado constantemente, la cantidad de amoniaco presente en la atmósfera no pasa de simples trazas.

Un ejemplo de asociación bacteriana que utiliza los compuestos presentes en la atmósfera de Venus es un consorcio bacteriano utilizado para el tratamiento de las emisiones gaseosas contaminantes producidas por la industria química. En la Universidad Autónoma Metropolitana- Iztapalapa, en Mexico D.F.,  se diseñó un consorcio microbiano obtenido de diferentes fuentes que fue capaz de emplear CS2  y COS para dar H2 S siguiendo las siguientes reacciones:

CS2   + H2 O  --------------   COS + H2 S
COS + H2 O  --------------   CO2  + H2 S


El consorcio mostró actividad en un medio gaseoso saturado de CO2  con temperaturas entre 12 y 45 °C y a un pH de 3 a 7.5; condiciones similares a las existentes de la capa de nubes de Venus.

A pesar de lo que podría parecer en un principio, Venus es un planeta con un gran potencial astrobiológico.








Fuente: http://www.cenizadeestrellas.com/2011/10/vida-en-venus-las-ventaja-de-estar-en.html