Exoplaneta Kepler-452b (direita) em comparação com a Terra (esquerda). Faz sentido estudar planetas semelhantes à Terra. Mas pode acontecer que eles não sejam os candidatos mais prováveis para a detecção de vida em nossa Galáxia ou no Universo em geral.
Uma das metas mais emocionantes que a humanidade estabeleceu para si mesma é encontrar vida extraterrestre. Atividade biológica que apareceu e não para em algum mundo fora da Terra. Essa oportunidade não é alimentada apenas por nossa imaginação. Temos muitas evidências indiretas de outros lugares potenciais onde a vida poderia aparecer. Aparece como resultado de processos semelhantes aos que ocorreram no passado da Terra. Quando comparamos as condições existentes com o que pensamos que a vida requer, as suposições fazem sentido.
Falar sobre quantos planetas "potencialmente habitáveis" pode haver - no sistema solar, na Via Láctea, no grupo local de galáxias , ou mesmo no universo observável - é uma atividade interessante. No entanto, deve-se descrever honestamente as premissas usadas para derivar essas estimativas. Todos eles refletem nossa ignorância, e o fato mais desagradável que não pode ser ignorado: o único lugar em todo o Universo onde sabemos com certeza sobre o surgimento da vida é o nosso planeta. Todo o resto é apenas adivinhação. Para ser totalmente honesto conosco, temos de admitir que não temos ideia do que torna os planetas "potencialmente habitáveis".
Ilustração de um jovem sistema solar no final da fase de formação do disco protoplanetário. Embora agora acreditemos que entendemos como o sol e o sistema solar se formaram, esta visão inicial é apenas uma ilustração. Hoje podemos apenas observar sobreviventes. Nos primeiros estágios da formação dos corpos celestes, havia muito mais.
Se não soubéssemos absolutamente nada sobre o Universo, exceto que vivemos no planeta Terra, e que existe vida aqui, ainda teríamos o direito de supor que ainda pode haver algum lugar lá fora, muito longe. Afinal, no final:
- Vivemos em um mundo formado naturalmente.
- É feito de ingredientes simples - átomos, moléculas, etc. - formado de forma natural.
- Ele orbita uma estrela, irradiando energia de maneira relativamente estável por bilhões de anos.
- A vida em nosso planeta foi formada no máximo várias centenas de milhões de anos após a formação da própria Terra.
É bastante razoável supor que haja uma explicação natural para o surgimento da vida em nosso mundo. Então, se em outros mundos houver as mesmas condições amigáveis de vida que existiam na Terra nos primeiros estágios, talvez a vida nesses mundos também possa aparecer. Se as regras que governam o Universo são as mesmas em todos os lugares, então precisamos apenas descobrir e definir os mundos onde ocorreram os mesmos processos que deram origem à vida na Terra. E talvez a exploração desses mundos "potencialmente habitados" nos permita descobrir a vida lá também.
A árvore da vida ilustra a evolução e o desenvolvimento de vários organismos na Terra. Embora todos nós descendamos de um ancestral comum que viveu há mais de 2 bilhões de anos, a diversidade das formas de vida surgiu por meio de processos caóticos. Eles não se repetirão exatamente, mesmo que retrocedamos o relógio muitas vezes e o reiniciemos.
É claro que é mais fácil falar do que fazer. Por quê? Aqui encontramos a primeira grande incógnita: não sabemos como a vida surgiu. Mesmo se você olhar para a totalidade do conhecimento científico de hoje, há uma lacuna em seu lugar mais importante. Nós sabemos como as estrelas se formam, como os sistemas solares e os planetas se formam. Sabemos como se formam os núcleos dos átomos, como se fundem no interior das estrelas, criando elementos pesados, e como esses elementos se processam no Universo, participando de uma química complexa.
E sabemos como a química funciona: os átomos se ligam naturalmente para formar moléculas em uma ampla variedade de configurações. Encontramos essas moléculas complexas em todo o universo, desde o interior de meteoritos até as ejeções de estrelas jovens, desde nuvens de gás interestelar até discos protoplanetários que estão em processo de formação planetária.
Com tudo isso, não sabemos como passar da química inorgânica complexa a um verdadeiro organismo biológico. Simplificando, não sabemos como fazer vida da não-vida.
Chao He explica como funciona o PHAZER, uma câmera para simular várias condições atmosféricas instalada no laboratório de Horst na Universidade Johns Hopkins. Moléculas orgânicas e O 2 foram criados em processos inorgânicos, mas ninguém jamais criou vida a partir da não-vida.
E, neste caso, não estou exagerando quando digo que "não sabemos". Apesar de:
- busca por atividade biológica em outros planetas do sistema solar, ocorrendo no limite de nossas capacidades;
- imagens espectroscópicas da atmosfera de todos os exoplanetas que só podemos fotografar;
- tiro direto de vários exoplanetas devido à decomposição da luz proveniente deles;
- tentativas de sintetizar vida de não-vida em laboratório;
- procurando por sinais de tecnologia em civilizações potencialmente inteligentes onde quer que possamos olhar;
não temos uma única evidência da existência de vida em qualquer outro planeta além da Terra. Apesar de todos os sinais indiretos que coletamos para apoiar a possibilidade de vida emergindo em uma miríade de lugares diferentes, há evidências convincentes da existência de vida apenas para a Terra, e para onde enviamos vida da Terra.
Existem quatro exoplanetas confirmados em torno de HR 8799, todos eles mais massivos que Júpiter. Todos eles foram descobertos por observação direta durante um período de sete anos e obedecem às mesmas leis do movimento planetário que os planetas do sistema solar - as leis de Kepler.
Isso não quer dizer que não saibamos nada sobre as possibilidades de existência de vida em outros lugares. Sabemos muito e, a cada nova informação, aprendemos mais e mais. Nós, por exemplo, sabemos como medir, contar e categorizar as estrelas em nossa vizinhança, em nossa galáxia e até mesmo em todo o universo. Aprendemos que estrelas semelhantes ao Sol são comuns e que 15-20% de todas as estrelas têm temperaturas, brilho e vida útil comparáveis aos do nosso Sol.
Curiosamente, cerca de 75-80% das estrelas são anãs vermelhas. Sua temperatura e brilho são mais baixos do que os solares, e suas vidas são muito mais longas. Esses sistemas diferem dos nossos em muitos aspectos importantes: as órbitas são mais curtas; planetas devem estar em captura de maré; erupções estelares não são incomuns; estrelas emitem uma quantidade desproporcional de radiação ionizante. No entanto, não temos como avaliar se seus planetas são tão habitáveis (ou menos, ou mais habitáveis) do que os planetas orbitando estrelas semelhantes ao sol. Na ausência de evidências, nenhuma conclusão clara pode ser tirada.
Ilustração artística de um exoplaneta potencialmente habitável orbitando uma estrela semelhante ao sol. Fora da Terra, ainda não encontramos o primeiro mundo habitado. O projeto TESS compila para nós uma lista dos primeiros candidatos mais prováveis para este título.
E as lições que aprendemos com nosso sistema solar? Talvez a Terra e um mundo único entre aqueles em nosso pátio cósmico - o único planeta aparentemente coberto de vida - mas talvez não o único mundo onde a vida existiu ou ainda floresce hoje.
A superfície de Marte provavelmente teve água líquida por um bilhão de anos antes de congelar - poderia a vida ter florescido nela na antiga história do sistema solar? Ela pode sobreviver em reservatórios subterrâneos hoje?
Vênus poderia ter tido um passado mais moderado e a água líquida poderia estar presente em sua superfície por algum tempo. Será que ela gerou vida e a vida sobreviveu nas nuvens venusianas, onde as condições são mais parecidas com as da Terra?
E quanto aos oceanos abaixo da superfície dos mundos cobertos de gelo aquecidos pelas forças das marés - Enceladus, Europa, Triton, Plutão? E quanto aos mundos que têm metano líquido em sua superfície em vez de água líquida, como Titã? E quanto aos grandes mundos com potencial para água subterrânea como Ganimedes?
Até que exploremos completamente esses mundos próximos, devemos admitir nossa ignorância: nem mesmo sabemos quão povoado é o sistema solar.
Nas profundezas da água, onde falta luz, a vida floresce em torno das fontes hidrotermais da Terra. Uma das maiores questões não resolvidas na ciência hoje é como criar vida a partir da não-vida. Mas se a vida pode existir lá, então talvez a vida também exista no fundo dos mares da Europa ou de Enceladus. A resposta científica a esse enigma ajudará a fornecer dados em maior quantidade e melhor qualidade, que os especialistas provavelmente coletarão e analisarão.
Que tal a vida existente ou originada no espaço interestelar? Para muitos, essa ideia parecerá rebuscada, no entanto, ao traçar a história da vida na Terra, veremos o quão complexa ela se tornou desde o seu início. A vida hoje consiste em dezenas de milhares de ácidos nucléicos emparelhados de base que codificam informações.
E, ao mesmo tempo, se você olhar para os ingredientes básicos que encontramos em todo o universo, então entre eles não haverá apenas moléculas simples inertes. Encontramos aí moléculas orgânicas como açúcares, aminoácidos, formatos de etila : moléculas que dão o cheiro de framboesa. Encontramos moléculas de carbono complexas - hidrocarbonetos aromáticos policíclicos .
Até encontramos mais aminoácidos de ocorrência natural do que os envolvidos nos processos da vida na Terra. Temos apenas 20 aminoácidos ativos, e todos eles têm a mesma quiralidade . Mas em apenas um meteorito Murchisonencontraram cerca de 80 aminoácidos únicos, alguns dos quais são "canhotos" e alguns são "destros". Apesar dos sucessos da vida na Terra, simplesmente não sabemos se outras formas de desenvolvimento da vida são possíveis, e quão mais ou menos prováveis são.
No meteorito Murchison, que caiu na Austrália no século 20, eles encontraram um grande número de aminoácidos que não são encontrados em nossa natureza. O fato de que mais de 80 aminoácidos únicos podem ser encontrados em uma pedra espacial comum sugere que outros ingredientes da vida, ou mesmo a própria vida, podem ter se formado em algum lugar do universo. Talvez até em um planeta sem uma estrela-mãe.
E quanto ao nosso círculo interno? Haverá uma maior probabilidade de surgimento e prosperidade de vida em sistemas estelares, onde a porcentagem de elementos pesados é maior (ou menor)? Que tal um gigante gasoso como Júpiter, localizado na área da linha de neve - é bom, ruim ou não afeta nada? E quanto à nossa localização na galáxia - especial ou comum? Nem mesmo sabemos por quais critérios vale a pena procurar candidatos adequados para a presença de vida entre cerca de 400 bilhões de estrelas em nossa Galáxia.
E, ainda assim, sempre há declarações semelhantes àquela que se tornou viral há algumas semanas - que há 300 milhões de planetas potencialmente habitáveis na Via Láctea.... Essas afirmações foram feitas antes e serão feitas muitas vezes mais, até que tenhamos o próximo ponto de ancoragem significativo nos dados: planetas fora da Terra, nos quais encontramos sinais convincentes e confiáveis da presença de uma biosfera (ou pelo menos uma sugestão de sua presença). Até então, todos esses títulos devem ser vistos com extremo ceticismo, uma vez que sabemos muito pouco sobre habitabilidade planetária para até mesmo discutir o significado das palavras "potencialmente habitáveis".
Se telescópios espaciais como o Kepler ou o TESS derem uma boa olhada em estrelas diferentes, eles poderão detectar flutuações periódicas na luminosidade. As observações subsequentes podem confirmar que eles têm planetas, e todos os dados juntos nos permitem reconstruir suas massas, raios e parâmetros orbitais.
E não estou menosprezando o incrível progresso que fizemos nos estudos de exoplanetas. Graças a uma combinação de telescópios como Kepler ou TESS, que são supersensíveis a variações periódicas no brilho das estrelas, e grandes telescópios terrestres capazes de medir deslocamentos periódicos de linhas espectrais à luz das estrelas, já encontramos milhares de planetas confirmados em outras estrelas. Em particular, nos melhores casos, podemos calcular a massa e o raio do planeta e da estrela, bem como a temperatura da estrela e o período orbital do planeta.
Isso nos permite especular sobre qual seria a temperatura da superfície do planeta se ele tivesse uma atmosfera semelhante à da Terra. Tudo isso pode parecer razoável, como tentar equiparar "habitabilidade potencial" com "sua temperatura é tal que pode haver água líquida na superfície", mas essa afirmação se baseia em um monte de suposições baseadas em evidências duvidosas. Na verdade, só precisamos obter dados de melhor qualidade antes de tirar conclusões significativas sobre habitabilidade.
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Na busca por vida fora da Terra, é importante permanecermos honestos sobre o estado atual das coisas e abertos a tudo que possamos descobrir no futuro. Sabemos que a vida apareceu na Terra muito cedo e sobreviveu e floresceu desde então. Sabemos que, se procurarmos planetas com histórias, propriedades e condições semelhantes, é provável que encontremos planetas próximos com taxas de sucesso semelhantes. Esta é uma forma conservadora e eminentemente sensata de pesquisar.
No entanto, esse pensamento é inerentemente limitado. Não sabemos se o aparecimento de vida em outros mundos com história, propriedades e condições diferentes não será tão (ou até mais) provável. Não sabemos como essas probabilidades são distribuídas entre a miríade de planetas do universo. E não sabemos quais são as chances de vida complexa, diversa, macroscópica ou mesmo inteligente surgir depois que a vida pode criar raízes. Existem todas as razões para acreditar que a vida também existe em outros lugares do Universo, e há uma forte motivação para buscá-la. Mas até que tenhamos uma melhor compreensão de onde a vida está e onde não está, não temos como avaliar quantos mundos "potencialmente habitados" podem existir.