Come spesso accade per le grandi scoperte che sembrano avere il potenziale per cambiare radicalmente la nostra prospettiva sulla vita nell'Universo, ora anche il rilevamento della fosfina nell'atmosfera di Venere viene messo in discussione. In passato, stessa sorte è toccata all'esperimento biologico delle sonde Viking su Marte, al metano rilevato nella sua atmosfera, alle apparizioni sporadiche di acqua sulla superficie del pianeta….  La fosfina, identificata nell'atmosfera di Venere con una doppia osservazione da un team internazionale di scienziati guidati dalla professoressa Jane Greaves dell'Università di Cardiff, aveva scatenato molta agitazione nel mondo scientifico perché questo gas è considerato un'importante biofirma. Sulla Terra, infatti, può essere prodotto solo dall'attività antropica e da alcuni microrganismi. Di conseguenza, visto che su Venere non ci sono industrie ed apparentemente non ci sono processi geologici o planetari in atto in grado di produrre la fosfina e, soprattutto, nelle quantità osservate, la possibilità che potesse essere di origine biologica era piuttosto elevata. Il gas era stato rilevato in una fascia tra i 50 ed i 60 chilometri di quota nell'atmosfera venusiana, dove le condizioni ambientali sono più miti.

L'annuncio sembrava supportato da un'analisi successiva che riesaminava i vecchi dati della sonda Pioneer 13 della NASA, trovando indicazioni di fosfina ed altri parenti stretti del fosforo in archivi vecchi di 40 anni.

Tuttavia, ora, tre studi indipendenti indicano che potrebbe non esserci alcuna traccia di fosfina su Venere.
Uno ha rielaborato informazioni di archivio, due hanno ricalcolato i risultati del team di Greaves.

 

Doppia verifica

Greaves e Clara Sousa Silva del MIT, che facevano parte del team originale, hanno partecipato ad una delle verifiche. Questa seconda squadra ha cercato nei dati di archivio, risalenti al 2015, dell'Infrared Telescope Facility della NASA alle Hawaii, senza trovare evidenze del gas. Quindi, guidati da Therese Encrenaz dell'Osservatorio di Parigi, gli autori dello studio concludono che i dati pongono un limite superiore al livello di fosfina possibile nell'atmosfera venusiana, pari ad un quarto della quantità originariamente rilevata. Inoltre, il gas potrebbe degradare velocemente ad alcune quote atmosferiche ed il team stesso  è in disaccordo sull'altitudine esaminata con l'Infrared Telescope Facility. Detto in poche parole, quei dati potrebbero riferirsi ad una fascia atmosferica sbagliata dove è normale che la fosfina sia assente. Secondo Sousa-Silva potrebbero esserci anche altri validi motivi per la mancata rilevazione come, ad esempio, una variabilità nel tempo al momento sconosciuta.

 

Altri due squadre, invece, hanno rielaborato i dati originali utilizzati per effettuare il primo rilevamento e, in entrambe i casi, nessuna delle analisi indipendenti è stata in grado di trovare tracce affidabili del gas.
Il primo gruppo, che comprende più di due dozzine di ricercatori, non è riuscito a trovare prove di fosfina né nei dati JCMT, né in quelli ALMA. JCMT ha rilevato una linea spettrale alla giusta frequenza ma il team suggerisce che può essere spiegata dalla presenza di anidride solforosa, che sembra generare una linea spettrale nello stesso punto. Ricordiamo che questo gas aveva destato qualche sospetto anche al team di Greaves (questo punto era stato approfondito nel mio articolo su #oggiscienza).
I dati di ALMA, che produce osservazioni ad altissima risoluzione, erano più complicati da analizzare. Gli oggetti luminosi e vicini come Venere possono causare problemi agli array di telescopi ultrasensibili come ALMA. Per ottenere un segnale dalle osservazioni di Venere, gli astronomi dovevano rimuovere il rumore radio prodotto dall'atmosfera terrestre, da Venere stessa e persino dalle apparecchiature dell'osservatorio. "Questa è una riduzione dei dati molto complicata", ha affermato Bryan Butler del National Radio Astronomy Observatory, che studia gli oggetti del sistema solare utilizzando ALMA e ha lavorato alla nuova analisi. "Venere è un oggetto molto luminoso, è grande ed il loro rilevamento della linea, anche se fosse reale, è ancora una linea debole".

Per rendere le cose più complicate, l'osservatorio ALMA ha recentemente identificato un errore nel suo sistema di calibrazione che ha prodotto uno spettro di Venere con molto rumore. Lo spettro con cui Greaves e colleghi hanno avuto a che fare. "Questi dati sono disordinati, rumorosi e delicati", ha commentato Sousa-Silva. (ALMA ha rimosso i dati originali di Venere dall'archivio ed ora, li sta rielaborando).

Utilizzando una tecnica chiamata adattamento polinomiale, il team di Greaves aveva cercato la linea spettrale della fosfina rimuovendo matematicamente il rumore di fondo intorno alla regione dello spettro in cui dovrebbe essere la fosfina. In linea di principio, questo tipo di analisi consente agli astronomi di prevedere quali parti delle osservazioni sono rumore e quali sono segnali reali. Una volta che il team ha appianato lo spettro per rimuovere il rumore in eccesso, gli astronomi hanno concluso che il segnale della fosfina era abbastanza significativo da chiamarlo rilevamento. Ma altri astronomi sono scettici su questa elaborazione. Per estrarre il segnale della fosfina da un set di dati disordinato, Greaves e colleghi hanno sottratto il rumore di fondo utilizzando un polinomio di ordine elevato, il che significa che per modellare i dati sono state utilizzate più variabili del normale. Inoltre, il team ha modellato il rumore di fondo osservando porzioni dello spettro al di fuori dell'area in cui si aspettavano di trovare un segnale dalla fosfina, un metodo che normalmente impedisce al rumore sconosciuto di oscurare un possibile segnale. Tuttavia, la combinazione di un polinomio di ordine elevato con un set di dati rumoroso rende possibile creare artificialmente un falso segnale. "Puoi sempre migliorare l'adattamento a un set di dati aggiungendo più variabili, ma devi definire una metrica che ti dica quando fermarti", ha detto Meredith MacGregor, astronomo presso l'Università del Colorado, Boulder. "[Altrimenti] ad un certo punto, finisci per inserire rumore e gonfiare segnali che non sono reali ".

Butler ha scaricato i dati di ALMA e ha ricominciato da zero: ha rifatto alcune delle calibrazioni iniziali e poi ha elaborato i dati come avrebbe fatto normalmente. E non ha trovato alcuna prova di fosfina nello spettro del pianeta."Se non lo fai nel modo in cui lo hanno fatto loro, non ottieni questa funzione [della fosfina]", ha dichiarato. Inoltre, quando i suoi colleghi hanno trattato i dati utilizzando gli stessi metodi del team Greaves, hanno scoperto che l'adattamento polinomiale potrebbe produrre false linee spettrali.

Anche un'altra analisi dei dati ALMA, condotta da Ignas Snellen e colleghi dell'Osservatorio di Leida, non è riuscita a trovare alcun segno di fosfina. Allo stesso modo, anche questo gruppo ha riferito che l'adattamento polinomiale di ordine superiore potrebbe creare più spurie. "Hanno dimostrato che questo processo di adattamento può essere davvero problematico", ha commentato Conor Nixon, scienziato planetario del Goddard Space Flight Center della NASA che non ha partecipato all'analisi. "È molto capriccioso e può produrre caratteristiche con la stessa facilità con cui può rimuoverle. Alla fine, non sei più davvero sicuro di cosa stai guardando".

Greaves e il suo team hanno rifiutato di commentare le nuove analisi delle osservazioni di ALMA fino a quando l'osservatorio non avrà terminato di rielaborare i dati.

 

Approfondimenti:
https://arxiv.org/pdf/2010.07817.pdf
https://arxiv.org/pdf/2010.09761.pdf
https://arxiv.org/abs/2010.14305