ASTROBIOLOGIA: HISTÓRIA, OBJETO DE ESTUDO E IMPORTÂNCIA - BIOLOGIA - 2025

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

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

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 pode ser "universal". Lida com seus contextos ou cenários possíveis; seus requisitos e suas condições mínimas; os processos envolvidos; seus processos expansivos; entre outros tópicos. Não se limita à vida inteligente, mas explora todos os tipos de vida possíveis.

História da astrobiologia

A história da astrobiologia talvez 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 nos mitos de muitos povos hoje.

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 ao nosso redor.

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

A visão copernicana

Na Idade Média, Nicolás Copérnico propôs seu modelo heliocêntrico, que colocava a Terra como mais um planeta, girando em torno do sol.

Essa abordagem impactou profundamente a maneira como olhamos para o resto do universo e até para nós mesmos, uma vez que nos colocou em um lugar que talvez não fosse tão "especial" quanto pensávamos. Daí a possibilidade da existência de outros planetas semelhantes ao nosso e, com isso, de vida diferente da que conhecemos.

Figura 2. O sistema Heliocêntrico de Copernicus. Fonte: domínio público, via Wikimedia Commons

Primeiras idéias de vida extraterrestre

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

Em meados do século 18, muitos dos estudiosos associados ao Iluminismo estavam escrevendo sobre a vida extraterrestre. Mesmo os principais astrônomos da época, como Wright, Kant, Lambert e Herschel, presumiram que planetas, luas e até cometas poderiam ser habitados.

Foi assim que o século XIX começou com uma maioria de cientistas, filósofos e teólogos acadêmicos, compartilhando a crença na 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 avassaladoras entre os corpos celestes do sistema solar (quanto à sua composição química, atmosfera, gravidade, luz e calor) foram ignoradas.

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

Objeto de estudo da astrobiologia

A astrobiologia se concentra no estudo das seguintes questões básicas:

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

Muitas outras questões surgem dessas questões, todas relacionadas ao objeto de estudo da astrobiologia.

Marte como modelo para estudo e exploração espacial

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

Eles argumentaram que as marcas na superfície marciana eram na verdade canais construídos por uma população de organismos inteligentes. Esses padrões são agora considerados produtos do vento.

As missões

As sondas espaciais Mariner exemplificam a era espacial que começou no final dos anos 1950. Esta era tornou possível visualizar e examinar diretamente as superfícies planetárias e lunares dentro do sistema solar; descartando assim as reivindicações de formas de vida extraterrestre multicelulares e facilmente reconhecíveis no sistema solar.

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

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

Em vários cenários extraterrestres, os cientistas encontraram ambientes não muito diferentes dos ambientes habitados da Terra.

A conclusão mais importante dessas primeiras missões espaciais foi a substituição dos pressupostos especulativos por evidências químicas e biológicas, o que permite que sejam estudados e analisados ​​objetivamente.

Existe vida em Marte? A missão

No primeiro caso, os resultados das missões Mariner apóiam a hipótese da não existência de vida em Marte. No entanto, devemos considerar que a vida macroscópica estava sendo buscada. As missões subsequentes lançaram dúvidas sobre a ausência de vida microscópica.

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

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

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

Figura 4. Sonda de pouso (módulo de pouso) da missão Viking. Fonte: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona, via Wikimedia Commons

Missões

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

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

Esta sonda infelizmente perdeu contato com a Terra e não conseguiu cumprir sua missão de forma satisfatória. Destino semelhante teve a sonda "Mars Polar Lander" da NASA em 1999.

Missão

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.

Esta sonda foi capaz de demonstrar a existência de:

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

A exploração de Marte continua

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

Por exemplo, foram encontradas evidências de água doce, nascentes ferventes, atmosfera densa e ciclo ativo da água.

Figura 5. Desenho do Rover MER-B (Oportunidade) na superfície de Marte. Fonte: NASA / JPL / Cornell University, Maas Digital LLC, via Wikimedia Commons

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

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

Figura 6. Flutuação sazonal dos níveis de metano em Marte, medido 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, em um passado distante, o clima marciano permitiu que água líquida, um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos, se acumulasse na superfície.

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

Meteoritos marcianos

Alguns pesquisadores consideram os meteoritos marcianos boas fontes de informação sobre o planeta, chegando a sugerir que existem moléculas orgânicas naturais e até microfósseis de bactérias. Essas abordagens são objeto de debate científico.

Figura 7. Visão microscópica da estrutura interna do meteorito ALH84001, mostrando estruturas semelhantes a bacilos. Fonte: NASA, via Wikimedia Commons

Esses meteoritos de Marte são muito raros 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 cometas), tem sido chamada de panspermia. Consiste no pressuposto de que no passado ocorreu a colonização da Terra, por microorganismos que entraram nesses meteoritos.

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

Recentemente, em setembro de 2017, a Agência Espacial Europeia (ESA) concluiu com sucesso a missão Rosseta, lançada em 2004. Esta missão consistiu na exploração do cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko com a sonda Philae que o 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 Aastrobiologia é: Estamos sozinhos no universo?

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

Sobre este assunto, é famosa a pergunta do físico ganhador do Prêmio Nobel Enrico Fermi: "Onde estão todos?", Que ele perguntou no contexto de um almoço, onde se discutiu o fato de que a galáxia deveria estar cheia de vida.

A pergunta acabou dando origem ao Paradoxo que leva seu nome e que se expressa da seguinte forma:

O Programa SETI e a Busca por Inteligência Extraterrestre

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

Em 1960, Frank Drake, juntamente com outros astrônomos, iniciou um programa de Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI).

Este programa tem feito esforços conjuntos com a NASA, na busca de sinais de 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.

Figura 8. Radiotelescópio usado pela SETI em Arecibo, Porto Rico. Fonte: JidoBG, do Wikimedia Commons

Em 1993, o Congresso dos Estados Unidos cancelou o financiamento da NASA para esse propósito, como resultado de equívocos sobre o significado do que a pesquisa implica. Hoje o projeto SETI é financiado com recursos privados.

O projeto SETI gerou até filmes de Hollywood, como Contact, estrelado pela atriz Jodie Foster e inspirado no romance de mesmo nome escrito pelo astrônomo mundialmente famoso Carl Sagan.

Equação de Drake

Frank Drake estimou o número de civilizações com habilidades de comunicação, usando a 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 com a capacidade de se comunicar com a Terra e é expresso como uma função de outras variáveis, como:

• R *: a taxa de formação de estrelas semelhantes ao nosso sol
• f _p: a fração desses sistemas estelares com planetas
• n _e: o 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 surge a inteligência
• f _c: a fração de planetas comunicacionalmente adequados
• L: a expectativa de “vida” dessas civilizações.

Drake formulou esta equação como uma ferramenta para “dimensionar” o problema, ao invés de um elemento para fazer estimativas concretas, uma vez que muitos de seus termos são extremamente difíceis de estimar. No entanto, é consenso que o número que tende a lançar é grande.

Novos cenários

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

Figura 9. Telescópio Kepler. Fonte: NASA, via Wikimedia Commons

Por exemplo, a missão Kepler da NASA detectou 3.538 candidatos a exoplanetas, dos quais pelo menos 1.000 são considerados na "zona habitável" do sistema em consideração (distância que permite a existência de água líquida).

Astrobiologia e a exploração dos confins da Terra

Um dos méritos da astrobiologia é ter inspirado, em grande medida, o desejo de explorar nosso próprio planeta. Isso com a esperança de compreender por analogia a operação da vida em outros ambientes.

Por exemplo, o estudo das fontes hidrotermais 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 dependa da luz solar, o que sempre foi considerado um requisito indispensável.

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

Outro exemplo é o estudo dos vales secos da Antártica. Lá eles obtiveram bactérias fotossintéticas que sobrevivem abrigadas dentro de rochas (bactérias endolíticas).

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

Figura 10. Vales secos de McMurdo na Antártica, um dos lugares da Terra mais semelhantes a Marte. Fonte: Departamento de Estado dos Estados Unidos, via Wikimedia Commons

Perspectivas da astrobiologia

A busca científica por vida extraterrestre não teve sucesso até agora. Mas está se tornando mais sofisticado à medida que a pesquisa astrobiológica produz novos insights. A próxima década de exploração astrobiológica verá:

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

Todos esses avanços sem dúvida aumentarão nossa probabilidade de encontrar vida em planetas como a Terra. Mas talvez a vida extraterrestre não exista ou esteja tão dispersa pela galáxia que quase não temos chance de encontrá-la.

Mesmo que o último cenário seja verdadeiro, a pesquisa em astrobiologia amplia cada vez mais nossa perspectiva da vida na Terra e seu lugar no universo.

Referências

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