Comunidad científica sobre el informe de una sustancia química extraña a Venus: probablemente no

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En septiembre del año pasado, un artículo anunció un descubrimiento sorprendente: evidencia de que una sustancia química altamente inestable está presente en la atmósfera de Venus. Dado que se espera que la sustancia química se destruya con bastante rapidez en el entorno de Venus, su presencia parece implicar que había una fuente constante de la sustancia química, que de alguna manera la introdujo en la atmósfera del planeta. Al examinar los componentes de esa atmósfera, los investigadores concluyeron que no existe una forma obvia de producirla, lo que crea un misterio.

Dado que la sustancia química, llamada fosfina (PH3), que ya había sido sugerido como un posible signo de seres vivos, de inmediato comenzaron a especular que esto era evidencia de algo vivo en las nubes de Venus.

Pero informes como estos invariablemente invitan a la crítica de la comunidad científica en general. Ahora, meses después, han llegado muchas de esas críticas y los autores han revisado algunos de sus análisis iniciales. En general, su mejor caso es que los niveles de la sustancia química son mucho más bajos de lo que se informó originalmente. Pero muchos otros investigadores dicen que, muy probablemente, no esté allí en absoluto.

¿Lo que está en juego?

El informe original contenía dos partes clave. Uno de ellos fue una mirada a las posibles vías químicas que podrían estar activas en las condiciones que se encuentran en la atmósfera de Venus. Esto no pudo generar ideas sobre lo que, además de la vida, podría producir fosfina. Puede que todavía haya problemas potenciales aquí, pero hasta ahora no ha surgido ninguno. En cambio, las críticas al análisis original se centraron en la segunda parte del artículo de septiembre: evidencia de que la fosfina está en la atmósfera de Venus. Esto se logró mediante el uso de telescopios para observar un punto en el espectro electromagnético donde la fosfina absorbe la luz, creando una firma de su presencia.

En general, esta evidencia parecía lo suficientemente sólida. Se basó en datos de dos telescopios, por lo que parecía poco probable que el hardware fuera una complicación. Los investigadores procesaron los datos utilizando dos canales de software desarrollados de forma independiente, lo que sugiere que las matemáticas detrás del análisis también serían sólidas. La gran complicación es la presencia de otro químico, el dióxido de azufre, que sabemos que está en la atmósfera de Venus. El dióxido de azufre tiene una línea de firma espectral cerca de la posición de la señal creada por la fosfina.

Pero los investigadores buscaron otras firmas espectrales de dióxido de azufre y no vieron ninguna. Luego, concluyeron que era raro o estaba ausente en la altitud donde buscaban fosfina (justo por encima de las nubes del planeta).

Las críticas, y al menos una cuestión clara, se han centrado en varios aspectos de este análisis espectral. La mayoría de ellos todavía están esperando aprobar la revisión formal por pares; en cambio, las comunicaciones se realizan en el servidor de preimpresión arXiv, que permite a los investigadores compartir borradores de documentos antes de su publicación. Estas críticas se dividen en varias categorías y las examinaremos individualmente.

Un problema reconocido

Uno de los problemas potenciales ya ha sido abordado por los autores del artículo original. Uno de los telescopios que utilizaron para sus observaciones de Venus es el Atacama Large Millimeter Array, o ALMA. Como sugiere el nombre, ALMA es una serie de telescopios más pequeños que funcionan en coordinación. Por supuesto, los datos brutos de estos telescopios requieren un procesamiento y una calibración exhaustivos antes de que puedan usarse para cualquier tipo de análisis. Por lo general, es administrado por el mismo equipo que ALMA, que luego pasa los datos a los investigadores y finalmente los pone a disposición del público.

En este caso, la calibración tuvo algunos problemas y los datos fueron reprocesados ​​antes de ser colocados en un archivo público. Luego, los investigadores volvieron y rehicieron su análisis utilizando los datos actualizados de ALMA. Incluso si dicen que la señal sigue ahí, no es tan obvio. Inicialmente, los investigadores sugirieron que los niveles de fosfina eran de alrededor de 20 partes por mil millones. Con los datos recalibrados, esto se reduce de una a cuatro partes por mil millones.

Los investigadores aún indican que la detección es «razonablemente segura», pero los niveles reducidos facilitan la invasión de otras fuentes de ruido.

Otras tuberías

Como se mencionó anteriormente, los investigadores desarrollaron dos tuberías de software diferentes para procesar los datos en busca de la señal espectral de la fosfina. Esto hace que sea menos probable que la detección sea un artefacto oculto en los detalles del procesamiento. Pero «menos probable» no es lo mismo que «imposible».

Se han publicado dos manuscritos que todavía utilizan otros enfoques para procesar los mismos datos y buscar firmas espectrales. El primero de ellos señala que el método utilizado por el artículo original suprime artificialmente el ruido de fondo, mejorando así el significado aparente de cualquier señal. Cuando los investigadores rehacen el análisis para abordar este problema, encuentran que la señal de fosfina sigue ahí, pero cae por debajo de los estándares normales de significación estadística, ya que hay más ruido a su alrededor.

El segundo artículo simplemente prueba una variedad de adaptaciones estadísticas a los datos y señala que la mayoría de ellas no producen una señal de fosfina significativa. Por lo tanto, también concluye que no hay una señal significativa allí.

Donde estamos buscando

Parte del argumento original a favor de la presencia de fosfina es que el análisis original de los investigadores indicó que estaban mirando las cimas de las nubes de Venus. Esto es importante, porque la composición de la atmósfera de Venus varía con la altitud, lo que afecta las posibles fuentes de señales de confusión y también afecta la capacidad de la fosfina para sobrevivir durante cualquier período de tiempo en el entorno químico.

Pero al menos dos manuscritos aparecieron en arXiv que sugieren que los datos no provienen de la parte superior de las nubes, sino de una región de la atmósfera superior llamada mesosfera. El primer manuscrito simplemente explora si la señal podría ser realmente dióxido de azufre después de todo. Concluye que el dióxido de azufre en la mesosfera puede producir una señal indistinguible de las vistas en el informe original. En buena medida, el borrador también hace su propia recalibración de los datos de ALMA y ve que la señal de fosfina cae por debajo de una parte por mil millones.

En el segundo artículo, los autores utilizan un sistema que modela la apariencia de los espectros de absorción dadas las diferentes concentraciones atmosféricas de dióxido de azufre y fosfina. También encuentran que la presencia de dióxido de azufre en la mesosfera produce una señal indistinguible de la que la investigación original asigna a la fosfina. Y las condiciones en la mesosfera también suprimirían las otras señales de dióxido de azufre que el primer informe había utilizado para argumentar que no estaba presente.

La fosfina en la mesosfera podría producir una señal similar, pero los investigadores calculan que el entorno diferente allí significa que una molécula de fosfina típica tendría una vida media de un segundo. Para producir suficiente fosfina para mantener la mesosfera llena, tendría que producirse a un ritmo más rápido que la producción de oxígeno por todos los organismos fotosintéticos de la Tierra. Dado que es un poco improbable, los autores sugieren que solo estamos analizando el dióxido de azufre.

Eliminado

Nuestra entrada final en el mundo de la crítica de la fosfina también toma un momento para recalibrar los datos originales de ALMA y encontrar que la señal de la fosfina se reduce drásticamente, por lo que está en línea con parte del trabajo realizado por otros equipos.

Pero esto también aborda la cuestión de cómo se configuró el conjunto de telescopios de ALMA durante estas observaciones. Y los investigadores calculan que esta configuración limitará la aparición de las firmas de dióxido de azufre que los investigadores habían utilizado para inferir que esta sustancia química no estaba presente. Si el dióxido de azufre estuviera presente pero no se detecta, podría explicar fácilmente la señal que los investigadores asignaron a la fosfina.

Entonces, ¿es así?

Ninguno de estos elimina realmente la posibilidad de que la fosfina esté presente en algún nivel, aunque ese nivel debería ser más bajo que el informado por la investigación original. Lo que hacen colectivamente es indicar que existen varias explicaciones posibles para la señal vista por los autores, todas las cuales involucran la presencia de una sustancia química que ya sabemos que está en la atmósfera de Venus. Por tanto, esta debe considerarse la principal explicación de lo que hemos observado hasta ahora.

La mayoría de los artículos sugieren muy claramente que, independientemente de la importancia potencial de encontrar fosfina allí, vale la pena hacer observaciones de seguimiento con hardware configurado y calibrado específicamente para obtener datos claros sobre lo que hay en la atmósfera superior de Venus.

La otra cosa que todo esto hace obvio es que los investigadores originales pueden terminar equivocados, pero están realmente interesados ​​en averiguarlo. Uno de los nuevos documentos les agradece específicamente por compartir el software que usaron para calibrar y procesar sus imágenes, lo cual es esencial para el nuevo análisis. Y, cuando los miembros del equipo original se enteraron de los problemas con los datos de ALMA, volvieron y rehicieron su análisis.

Entonces, en general, esto parece un caso en el que la ciencia funciona como debería. Incluso si el resultado final resulta ser la muerte de un resultado emocionante, ver que el proceso funciona correctamente ayuda a proporcionar más confianza en los resultados que sobreviven a un análisis cuidadoso.

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