Astrobiologia: história, objeto de estudo e importância

A astrobiologia ou exobiologia é um ramo da biologia que trata com a origem, distribuição e dinâmica da vida no contexto de tanto o nosso planeta e todo o universo.Poderíamos dizer então que, como a astrobiologia científica é para o universo, o que é biologia para o planeta Terra.

Devido ao amplo espectro de ação da astrobiologia, outras ciências convergem nela: física, química, astronomia, biologia molecular, biofísica, bioquímica, cosmologia, geologia, matemática, ciência da computação, sociologia, antropologia, arqueologia, entre outras.

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Figura 1. Interpretação artística da conexão entre a vida e a exploração espacial. Fonte: NASA / Cheryse Triano

A astrobiologia concebe a vida como um fenômeno que poderia ser “universal”. Ele lida com seus possíveis contextos ou cenários; seus requisitos e condições mínimas; os processos envolvidos; seus processos expansivos; Entre outros tópicos. Não se limita à vida inteligente, mas explora qualquer tipo de vida possível.

História da astrobiologia

A história da astrobiologia remonta aos primórdios da humanidade como espécie e sua capacidade de se questionar sobre o cosmos e a vida em nosso planeta. Daí surgem as primeiras visões e explicações que ainda estão presentes hoje nos mitos de muitos povos.

A visão aristotélica

A visão aristotélica considerava o Sol, a Lua, o resto dos planetas e estrelas, como esferas perfeitas que nos orbitavam, formando círculos concêntricos à nossa volta.

Essa visão constituiu o modelo geocêntrico do universo e foi a concepção que marcou a humanidade durante a Idade Média . Provavelmente não poderia ter sentido naquele momento a questão da existência de “habitantes” fora do nosso planeta.

A visão copernicana

Na Idade Média, Nicholas Copernicus levantou seu modelo heliocêntrico, que colocava a Terra como mais um planeta, que girava em torno do sol.

Essa abordagem impactou profundamente a maneira como olhamos para o resto do universo e até para nós mesmos, porque nos colocou em um lugar que talvez não fosse tão “especial” como havíamos pensado. Depois, havia a possibilidade da existência de outros planetas semelhantes ao nosso e, com isso, de uma vida diferente do que sabemos.

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Figura 2. O sistema Copernicus Heliocentric. Fonte: Domínio público, via Wikimedia Commons

Primeiras idéias de vida extraterrestre

O escritor e filósofo francês Bernard le Bovier de Fontenelle, no final do século XVII, já argumentava que a vida poderia existir em outros planetas.

Em meados do século XVIII, muitos estudiosos relacionados ao Iluminismo escreveram sobre vida extraterrestre. Até os principais astrônomos da época, como Wright, Kant, Lambert e Herschel, assumiram que planetas, luas e até cometas poderiam ser habitados.

Foi assim que o século XIX começou com a maioria dos cientistas, filósofos e teólogos acadêmicos, compartilhando a crença da existência de vida extraterrestre em quase todos os planetas. Isso foi considerado uma suposição sólida na época, com base em uma crescente compreensão científica do cosmos.

As diferenças esmagadoras entre os corpos celestes do sistema solar (no que diz respeito à composição química, atmosfera, gravidade, luz e calor) foram ignoradas.

No entanto, à medida que o poder dos telescópios aumentava e com o advento da espectroscopia, os astrônomos começaram a conhecer a química das atmosferas planetárias próximas. Assim, poderia ser descartado que os planetas próximos fossem habitados por organismos semelhantes aos terrestres.

Objeto de estudo da astrobiologia

Astrobiologia concentra-se no estudo das seguintes perguntas básicas:

  • O que é a vida?
  • Como surgiu a vida na Terra?
  • Como a vida evolui e se desenvolve?
  • Existe vida em outros lugares do universo?
  • Qual é o futuro da vida na Terra e em outras partes do universo, se existir?

Destas questões surgem muitas outras relacionadas ao objeto de estudo da astrobiologia.

Marte como modelo de estudo e exploração espacial

O planeta vermelho, Marte, foi o último bastião das hipóteses de vida extraterrestre no sistema solar. A idéia da existência da vida neste planeta surgiu inicialmente de observações feitas por astrônomos do final do século XIX e início do século XX.

Eles argumentavam que as marcas na superfície marciana eram na verdade canais construídos por uma população de organismos inteligentes. Atualmente, esses padrões são considerados o produto do vento.

As missões Mariner e a mudança de paradigma

As sondas espaciais Mariner exemplificam a era espacial que começou no final da década de 1950. Essa era nos permitiu visualizar e examinar diretamente as superfícies planetárias e lunares, dentro do sistema solar; descartando assim as reivindicações de formas de vida extraterrestres multicelulares e facilmente reconhecíveis no sistema solar.

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Em 1964, a missão Mariner 4 da NASA enviou as primeiras fotografias próximas da superfície marciana, mostrando um planeta basicamente deserto.

No entanto, as missões subsequentes enviadas a Marte e aos planetas exteriores permitiram uma visão detalhada desses corpos e de suas luas e, especialmente no caso de Marte, uma compreensão parcial de sua história inicial.

Em vários cenários extraterrestres, os cientistas descobriram ambientes não muito diferentes dos ambientes habitados na Terra.

A conclusão mais importante dessas primeiras missões espaciais foi a substituição de pressupostos especulativos por evidências químicas e biológicas, o que permite que ele seja estudado e analisado objetivamente.

Existe vida em Marte? A missão Viking

Em um primeiro momento, os resultados das missões Mariner corroboram a hipótese da inexistência de vida em Marte. No entanto, devemos considerar que a vida macroscópica estava sendo procurada. Missões posteriores questionaram a ausência de vida microscópica.

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Figura 3. Sonda orbital e terrestre da missão Viking. Fonte: Don Davis [domínio público], via Wikimedia Commons

Por exemplo, dos três experimentos projetados para detectar a vida, realizados pela sonda terrestre da missão Viking , dois apresentaram resultados positivos e um negativo.

Apesar disso, a maioria dos cientistas envolvidos nas experiências com a sonda Viking concorda que não há evidências de vida bacteriana em Marte e os resultados são oficialmente inconclusivos.

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Figura 4. Sonda de pouso (Lander) da missão Viking. Fonte: NASA / JPL-Caltech / Universidade do Arizona [Domínio público], via Wikimedia Commons

Missões Beagle 2, Mars Polar Lander

Após os controversos resultados das missões Viking , a Agência Espacial Européia (ESA) lançou em 2003 a missão Mars Express, projetada especificamente para estudos exobiológicos e geoquímicos.

Essa missão incluiu uma sonda chamada Beagle 2 (homônima do navio para onde Charles Darwin viajou ), projetada para procurar sinais de vida na superfície rasa de Marte.

Infelizmente, essa sonda perdeu contato com a Terra e não pôde cumprir sua missão satisfatoriamente. Destino semelhante teve a sonda da NASA ” Mars Polar Lander ” em 1999.

Missão Phoenix

Após essas tentativas fracassadas, em maio de 2008, a missão Phoenix da NASA chegou a Marte, obtendo resultados extraordinários em apenas 5 meses. Seus principais objetivos de pesquisa eram exobiológicos, climáticos e geológicos.

Essa sonda pode demonstrar a existência de:

  • Neve na atmosfera de Marte.
  • Água em forma de gelo sob as camadas superiores deste planeta.
  • Solos de pH básico entre 8 e 9 (pelo menos na área próxima à descida).
  • Água líquida na superfície de Marte no passado

Exploração de Marte continua

A exploração de Marte continua hoje, com instrumentos robóticos de alta tecnologia. As missões Rovers (MER-A e MER-B) forneceram evidências impressionantes de que havia atividade aquática em Marte.

Por exemplo, evidências da existência de água doce, fontes de ebulição, atmosfera densa e ciclo ativo da água foram encontradas.

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Figura 5. Desenho do Rover MER-B (Opportunity) na superfície de Marte. Fonte: NASA / JPL / Universidade de Cornell, Maas Digital LLC [Domínio público], via Wikimedia Commons

Em Marte, foram obtidas evidências de que algumas rochas foram moldadas na presença de água líquida, como a Jarosite, detectada pelo Rover MER-B ( Opportunity ), que estava ativo de 2004 a 2018.

O Rover MER-A ( Curiosidade ) mediu flutuações sazonais de metano, que sempre foram relacionadas à atividade biológica (dados publicados em 2018 na revista Science). Ele também encontrou moléculas orgânicas como tiofeno, benzeno, tolueno, propano e butano.

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Figura 6. Flutuação sazonal dos níveis de metano em Marte, medidos pelo Rover MER-A (Curiosidade). Fonte: NASA / JPL-Caltech

Havia água em Marte

Embora a superfície de Marte seja atualmente inóspita, há evidências claras de que, no passado distante, o clima marciano permitiu que a água líquida, um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos, se acumulasse na superfície.

Dados Rover MER-A ( Curiosidade ), revelam que milhares de milhões de anos atrás, um lago dentro da cratera Gale, continha todos os ingredientes necessários para a vida, incluindo produtos químicos e fontes de energia.

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Meteoritos marcianos

Alguns pesquisadores consideram os meteoritos marcianos como boas fontes de informação sobre o planeta, até sugerindo que eles contêm moléculas orgânicas naturais e até microfósseis de bactérias. Essas abordagens são objeto de debate científico.

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Figura 7. Vista microscópica da estrutura interna do meteorito ALH84001, apresentando estruturas semelhantes a bacilos. Fonte: NASA [Domínio público], via Wikimedia Commons

Esses meteoritos de Marte são muito escassos e representam as únicas amostras diretamente analisáveis ​​do planeta vermelho.

Panspermia, meteoritos e cometas

Uma das hipóteses que favorece o estudo de meteoritos (e também de cometas) foi denominada panspermia . Isso consiste no pressuposto de que, no passado, ocorreu a colonização da Terra, por microorganismos que chegaram a esses meteoritos.

Hoje também existem hipóteses que sugerem que a água terrestre veio dos cometas que no passado bombardearam nosso planeta. Além disso, acredita-se que esses cometas possam ter trazido consigo moléculas originais, o que permitiu o desenvolvimento da vida ou mesmo da vida já desenvolvida alojada no interior.

Recentemente, em setembro de 2017, a Agência Espacial Europeia (ESA) concluiu com sucesso a missão Rosseta , lançada em 2004. Essa missão consistiu na exploração do cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko com a sonda Philae que a alcançou e orbitou, para então desça Os resultados desta missão ainda estão em estudo.

Importância da astrobiologia

Paradoxo de Fermi

Pode-se dizer que a pergunta original que motiva o estudo da arastrobiologia é: estamos sozinhos no universo?

Somente na Via Láctea, existem centenas de bilhões de sistemas estelares. Esse fato, associado à idade do universo, sugere que a vida deve ser um fenômeno comum em nossa galáxia.

Em torno desta questão, a pergunta feita pelo físico Enrico Fermi, vencedor do Prêmio Nobel, é famosa: “Onde estão todos vocês?”, Que ele formulou no contexto de um almoço, onde foi discutido o fato de que a galáxia deveria estar cheia de vida.

A questão acabou dando origem ao paradoxo que leva seu nome e está assim:

“A crença de que o universo contém muitas civilizações tecnologicamente avançadas, combinada com a nossa falta de evidências observacionais para apoiar essa visão, é inconsistente.”

O Programa SETI e a busca por inteligência extraterrestre

Uma resposta possível ao paradoxo de Fermi poderia ser que as civilizações em que pensamos realmente se estão lá, mas não as procuramos.

Em 1960, Frank Drake, junto com outros astrônomos, iniciou um programa de busca de inteligência extraterrestre (SETI).

Este programa fez esforços conjuntos com a NASA, na busca de sinais da vida extraterrestre, como sinais de rádio e microondas. As questões de como e onde procurar esses sinais levaram a grandes avanços em muitos ramos da ciência.

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Figura 8. Radiotelescópio usado pelo SETI em Arecibo, Porto Rico. Fonte: JidoBG [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons

Em 1993, o Congresso dos EUA cancelou o financiamento para a NASA para esse fim, como resultado de conceitos errados sobre o significado do que a pesquisa implica. Hoje, o projeto SETI é financiado com fundos privados.

O projeto SETI deu origem a filmes de Hollywood, como Contact, estrelado pela atriz Jodie Foster e inspirado no romance homônimo escrito pelo astrônomo mundialmente famoso Carl Sagan.

Equação de Drake

Frank Drake estimou o número de civilizações com capacidade comunicativa, através da expressão que leva seu nome:

N = R * xf p xn e xf l xf i xf c x L

Onde N representa o número de civilizações capazes de se comunicar com a Terra e é expresso em função de outras variáveis, como:

  • R * : a taxa de formação de estrelas semelhante ao nosso sol
  • f p : a fração desses sistemas estelares com planetas
  • n e : número de planetas semelhantes à Terra por sistema planetário
  • f l : a fração desses planetas onde a vida se desenvolve
  • f i : a fração em que a inteligência surge
  • f c : a fração de planetas adequados à comunicação
  • L : a expectativa de “vida” dessas civilizações.

Drake formulou essa equação como uma ferramenta para “dimensionar” o problema, e não como um elemento para fazer estimativas concretas, uma vez que muitos de seus termos são extremamente difíceis de estimar. No entanto, existe um consenso de que o número que costuma lançar é grande.

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Novos cenários

Devemos observar que, quando a equação de Drake foi formulada, havia muito pouca evidência de planetas e luas fora do nosso sistema solar (exoplanetas). Foi na década de 1990 que surgiram as primeiras evidências de exoplanetas.

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Figura 9. Telescóp
o Kepler. Fonte: NASA [Domínio público], via Wikimedia Commons

Por exemplo, a missão Kepler da NASA detectou 3538 candidatos a exoplanetas, dos quais pelo menos 1000 são considerados na “zona habitável” do sistema considerado (distância que permite a existência de água líquida).

Astrobiologia e exploração dos confins da Terra

Um dos méritos da astrobiologia é que ela inspirou, em grande parte, a ânsia de explorar nosso próprio planeta. Isso na esperança de entender por analogia o funcionamento da vida em outros cenários.

Por exemplo, o estudo de fontes hidrotérmicas no fundo do oceano nos permitiu observar, pela primeira vez, vida não associada à fotossíntese . Ou seja, esses estudos nos mostraram que pode haver sistemas em que a vida não depende da luz solar, o que sempre foi considerado um requisito indispensável.

Isso nos permite assumir possíveis cenários para a vida em planetas onde você pode obter água líquida, mas sob camadas espessas de gelo, o que impediria a chegada de luz aos organismos.

Outro exemplo é o estudo dos vales secos da Antártica. Existem bactérias fotossintéticas que sobrevivem a refugiados dentro de rochas (bactérias endolíticas).

Nesse caso, a rocha serve tanto de suporte quanto de proteção contra condições adversas do local. Essa estratégia também foi detectada em salinas e fontes termais.

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Figura 10. Vales secos de McMurdo na Antártica, um dos lugares mais parecidos com a Terra. Fonte: Departamento de Estado dos EUA dos Estados Unidos [Domínio público], via Wikimedia Commons

Perspectivas da astrobiologia

A busca científica por vida extraterrestre não tem sido bem-sucedida até agora. Mas é cada vez mais sofisticado, pois a pesquisa astrobiológica produz novos conhecimentos. A próxima década de exploração astrobiológica testemunhará:

  • Maiores esforços para explorar Marte e as luas geladas de Júpiter e Saturno.
  • Uma capacidade sem precedentes de observar e analisar planetas extra-solares.
  • Maior potencial para projetar e estudar formas de vida mais simples em laboratório.

Todos esses avanços, sem dúvida, aumentam nossa probabilidade de encontrar vida em planetas semelhantes à Terra. Mas talvez a vida extraterrestre não exista ou esteja tão espalhada por toda a galáxia, que quase não temos chance de encontrá-la.

Mesmo que esse último cenário seja verdadeiro, as pesquisas em astrobiologia ampliam cada vez mais nossa perspectiva da vida na Terra e seu lugar no universo.

Referências

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