C’è vita su Venere? Le recenti scoperte alimentano qualche dubbio



Nei dati di ALMA, il team ha rilevato un debole segnale alla frequenza in cui le molecole di fosfina nell’atmosfera venusiana assorbono energia, conosciuta come linea spettrale. Se la fosfina è davvero presente su Venere nelle grandi quantità osservate, ha sostenuto il team, la sua presenza sarebbe difficile da spiegare senza supporre una fonte di produzione biologica (una nuova rianalisi dei dati da parte della sonda Pioneer Venus, che ha visitato Venere alla fine degli anni ’70, tende a supportare la presenza di fosfina, anche se non può confermarla).

Ma alcuni scienziati erano dubbiosi. Al tempo, lo scienziato dell’osservatorio ALMA John Carpenter ha messo in dubbio il modo in cui gli scienziati del team originario hanno analizzato i dati, suggerendo che la loro procedura potrebbe aver generato artefatti.

Inoltre, gli astronomi generalmente cercano più linee spettrali prodotte dalla stessa molecola, per confermarne la presenza: osservazioni che il team non ha rilevato.

“La linea spettrale c’è davvero, ed è significativa?” si domanda Nixon. “E se c’è una linea, è fosfina? E se lo è, si tratta di un segnale di vita?”

Doppia verifica con un altro telescopio

Al tempo dell’annuncio il team stava ancora cercando conferma del rilevamento sotto forma di linee spettrali che possono essere osservate con telescopi a infrarossi, osservazioni che sono state ritardate dall’attuale pandemia. Ora, un diverso team, che comprende Greaves e Sousa-Silva del team del rilevamento originale, ha analizzato Venere usando dati di archivio da un altro telescopio, l’Infrared Telescope Facility della NASA delle Hawaii.

Quelle osservazioni, risalenti al 2015, non indicano un forte segnale di fosfina. Guidati da Therese Encrenaz dell’osservatorio parigino, gli autori dello studio concludono che i dati indicano un limite superiore del livello di fosfina possibile nell’atmosfera venusiana che è un quarto della quantità originariamente rilevata. Le osservazioni suggeriscono anche che l’eventuale fosfina sarebbe ad altitudini superiori alle nubi del pianeta, cosa che gli astronomi ritengono improbabile perché il gas si decomporrebbe rapidamente.

Sousa-Silva ipotizza diverse possibili spiegazioni per la mancanza di fosfina nelle osservazioni a infrarossi: le quantità di fosfina possono variare nel tempo, oppure le osservazioni a infrarossi potrebbero non aver campionato le nubi a sufficiente profondità per rilevare il gas ai livelli riportati. Anche oggi, il team non è d’accordo sull’altitudine alla quale le osservazioni a infrarossi eseguono le misurazioni.

“Io credo al lavoro di Encrenaz, quindi non c’è fosfina, quanto meno lì” afferma Sousa-Silva. “Il punto è: dov’è? A quale altitudine stiamo cercando? Stiamo campionando a una profondità sufficiente? Non rileviamo fosfina perché non c’è mai stata? Non rileviamo fosfina perché è variabile? Oppure non abbiamo campionato alla profondità che crediamo?”

Un altro sguardo ai dati

Mentre Encrenaz e i membri del team della scoperta controllavano i dati dell’IRTF (Infrared Telescope Facility), altri due team hanno rielaborato i dati originali usati per fare il rilevamento. Nessuna delle nuove analisi indipendenti di quei dati ha trovato tracce affidabili del gas.

Il primo gruppo, composto da oltre una ventina di ricercatori, non ha trovato alcuna evidenza di fosfina né nei dati del JCMT né in quelli di ALMA. JCMT ha rilevato una linea spettrale alla giusta frequenza, ma il team ipotizza che si possa spiegare con la presenza di anidride solforosa gassosa nell’atmosfera di Venere, che può generare una linea spettrale nello stesso punto.

“È un gas che sappiamo esistere su Venere”, afferma Nixon. “Non ci sono dubbi”.

I dati di ALMA, che produce osservazioni a risoluzione molto alta, sono stati più complessi da analizzare. Oggetti vicini luminosi come Venere possono causare problemi per array di telescopi ultrasensibili come ALMA. Per “isolare” il segnale delle osservazioni di Venere gli astronomi hanno dovuto rimuovere il disturbo radio prodotto dall’atmosfera della Terra, di Venere stessa e anche delle apparecchiature dell’osservatorio.

“Questa è una lavorazione molto difficoltosa dei dati” afferma Bryan Butler del National Radio Astronomy Observatory, che studia gli oggetti del sistema solare usando ALMA e che ha lavorato alla nuova analisi. “Venere è un oggetto molto luminoso, è grande e anche se fosse confermato il rilevamento di una linea, sarebbe una linea molto debole”.

Per complicare ulteriormente le cose, l’osservatorio ALMA ha recentemente individuato un errore nel proprio sistema di calibrazione, che ha prodotto uno spettro di Venere con molto rumore, il che ha reso più difficile il lavoro di Greaves e i suoi colleghi. “Questi dati sono complicati, rumorosi e delicati”, afferma Sousa-Silva (ALMA ha rimosso i dati originali su Venere dall’archivio e li sta attualmente rielaborando).

Usando una tecnica chiamata adattamento polinomiale, il team della scoperta originale ha cercato la linea spettrale della fosfina rimuovendo matematicamente il rumore di fondo intorno alla regione dello spettro in cui dovrebbe esserci la fosfina. In linea di principio, questo tipo di analisi consente agli astronomi di prevedere quali parti delle osservazioni sono rumore e quali segnali reali. Una volta che il team ha “limato” lo spettro rimuovendo il rumore in eccesso, gli astronomi hanno concluso che il segnale della fosfina fosse sufficientemente significativo per essere classificato come rilevamento.

Ma altri astronomi sono scettici riguardo all’elaborazione dei dati del team. Per estrarre il segnale della fosfina da una serie di dati molto complessi, il team ha sottratto il rumore di fondo usando un polinomio di grado elevato, il che significa che sono state usate più variabili per modellare i dati, rispetto al solito. Inoltre, il team ha modellato il rumore di fondo cercando parti di spettro al di fuori dell’area in cui si aspettavano di trovare la fosfina, un metodo che normalmente impedisce che del rumore sconosciuto oscuri un possibile segnale. Tuttavia, abbinando un polinomio di grado elevato con una serie di dati rumorosi si genera la possibilità di creare artificialmente un falso segnale dove sarebbe la fosfina.

“Si può sempre migliorare l’adattamento a una serie di dati aggiungendo altre variabili, ma è necessario definire una metrica che ti dice quando fermarti” afferma Meredith MacGregor, astronoma presso l’Università del Colorado a Boulder. “A un certo punto, si finisce per adattare segnali di rumore e gonfiare segnali che non sono reali”.

Butler ha scaricato i dati di ALMA ed è partito dall’inizio, rifacendo alcune delle calibrazioni iniziali, e poi ha elaborato i dati come avrebbe fatto normalmente. Non ha trovato alcuna evidenza di fosfina nello spettro del pianeta.

“Ho solo usato quelle che, nella mia esperienza, sono le migliori pratiche per ridurre questo tipo di dati”, dice Butler. “Non procedendo come hanno fatto loro, non si ottiene questa caratteristica [di fosfina]”. Inoltre, quando i suoi colleghi hanno elaborato i dati usando gli stessi metodi del team di scoperta originale, hanno rilevato che l’adattamento polinomiale può produrre false linee spettrali.

Anche un’altra analisi dei dati ALMA, condotta da Ignas Snellen del Leiden Observatory e dai suoi colleghi, non ha rilevato alcun segno di fosfina. E anche questo team ha rilevato che l’adattamento polinomiale di grado elevato può creare più false linee spettrali.

“Hanno dimostrato che questo processo di adattamento può essere davvero problematico”, afferma Nixon. “È molto instabile e può produrre caratteristiche con la stessa facilità con cui le rimuove. Alla fine, non si può essere sicuri di quello che si sta osservando”.

Greaves e il suo team preferiscono non commentare le nuove analisi delle osservazioni ALMA fino a quando l’osservatorio non avrà l’opportunità di rielaborare i dati.

Una ricerca costante

Questi tentativi di confermare la scoperta della fosfina sono una pratica comune della scienza, dicono molti degli astronomi. La replica indipendente dei dati non è così comune come dovrebbe essere, anche se è una parte cruciale del processo di verifica delle scoperte. Per determinare in modo definitivo se la fosfina è presente o meno su Venere sarà necessario attendere la revisione scientifica e la pubblicazione delle nuove analisi — che poi verranno esse stesse riesaminate — e forse ulteriori osservazioni del pianeta.

“Abbiamo bisogno di osservazioni di follow-up, non possiamo affidarci solo a poche serie di dati, e molto disturbate” afferma Sousa-Silva. “La lezione da trarre da questo episodio è di insistere per più analisi e più dati”.

I ricercatori sono fiduciosi che col tempo si arriverà a dipanare il mistero della fosfina. “Io credo che la scienza abbia la capacità di autocorreggersi, e oggi, con i mezzi che ci sono a disposizione, con internet eccetera, non ci vorranno degli anni” afferma Nixon.

Dichiarazioni straordinarie richiedono prove straordinarie, “Se questo risultato è sbagliato” dice Butler, “non è certo il primo”.

VENERE, UN PIANETA MISTERIOSO

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