Astrobiologia

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Os ácidos nucléicos podem não ser as únicas biomoléculas no universo capazes de codificar os processos vitais[1]

Astrobiologia, anteriormente conhecida como exobiologia, é um campo científico interdisciplinar que estuda as origens, evolução inicial, distribuição e futuro da vida no universo. A astrobiologia considera a questão de saber se existe vida extraterrestre e, em caso afirmativo, como os humanos podem detectá-la.[2][3]

A astrobiologia faz uso da biologia molecular, biofísica, bioquímica, química, astronomia, cosmologia física, exoplanetologia, geologia, paleontologia e icnologia para investigar a possibilidade de vida em outros mundos e ajudar a reconhecer biosferas que podem ser diferentes daquela na Terra.[4] A origem e evolução inicial da vida é uma parte inseparável da disciplina de astrobiologia.[5] A astrobiologia se preocupa com a interpretação dos dados científicos existentes e, embora a especulação seja considerada para dar contexto, a astrobiologia se preocupa principalmente com as hipóteses que se encaixam firmemente nas teorias científicas existentes.

Este campo interdisciplinar abrange pesquisas sobre a origem dos sistemas planetários, origens dos compostos orgânicos no espaço, interações rocha-água-carbono, abiogênese na Terra, habitabilidade planetária, pesquisa em bioassinaturas para detecção de vida e estudos sobre o potencial da vida para se adaptar a desafios na Terra e no espaço sideral.[6][7][8]

A bioquímica pode ter começado logo após o Big Bang, 13.8 bilhões de anos atrás, durante uma época habitável quando o Universo tinha apenas 10-17 milhões de anos.[9][10] De acordo com a hipótese da panspermia, vida microscópica, distribuída por meteoroides, asteroides e outros corpos menores do Sistema Solar, pode existir em todo o universo.[11][12] De acordo com a pesquisa publicada em agosto de 2015, galáxias muito grandes podem ser mais favoráveis à criação e ao desenvolvimento de planetas habitáveis do que galáxias menores como a Via Láctea.[13] No entanto, a Terra é o único lugar no universo que os humanos conhecem que pode abrigar vida.[14][15] Estimativas de zonas habitáveis em torno de outras estrelas,[16][17] às vezes referidas como "Zona de Goldilocks",[18][19] junto com a descoberta de milhares de exoplanetas e novos insights sobre habitats extremos aqui na Terra, sugerem que pode haver muito mais lugares habitáveis no universo do que se considerava possível até muito recentemente.[20][21][22]

Os estudos atuais no planeta Marte pelos rovers Curiosity e Perseverance estão em busca de evidências de vida antiga, bem como planícies relacionadas a rios ou lagos antigos que podem ter sido habitáveis.[23][24][25][26] A busca por evidências de habitabilidade, tafonomia (relacionada a fósseis) e moléculas orgânicas no planeta Marte é agora um objetivo primário da NASA e da ESA.

Mesmo que a vida extraterrestre nunca seja descoberta, a natureza interdisciplinar da astrobiologia e as perspectivas cósmicas e evolutivas engendradas por ela podem resultar em uma série de benefícios aqui na Terra.[27]

Visão geral[editar | editar código-fonte]

O termo foi proposto pela primeira vez pelo astrônomo russo (soviético) Gavriil Tikhov em 1953.[28] A astrobiologia é etimologicamente derivada do grego ἄστρον, astron, "constelação, estrela"; βίος, bios, "vida"; e -λογία, -logia, estudo. Os sinônimos de astrobiologia são diversos; entretanto, os sinônimos foram estruturados em relação às ciências mais importantes implicadas em seu desenvolvimento: astronomia e biologia. Um sinônimo próximo é exobiologia do grego Έξω, "externo"; Βίος, bios, "vida"; e λογία, -logia, estudo. O termo exobiologia foi cunhado pelo biólogo molecular e ganhador do Prêmio Nobel Joshua Lederberg.[29] A exobiologia é considerada como tendo um escopo estreito e limitado à busca de vida externa à Terra, enquanto a área de estudo da astrobiologia é mais ampla e investiga a ligação entre a vida e o universo, que inclui a busca por vida extraterrestre, mas também inclui o estudo da vida na Terra, sua origem, evolução e limites.

Não se sabe se a vida em outras partes do universo utilizaria estruturas celulares como as encontradas na Terra.[30] (Cloroplastos dentro das células vegetais mostrados aqui)

Outro termo usado no passado é xenobiologia ("biologia dos estrangeiros") uma palavra usada em 1954 pelo escritor de ficção científica Robert A. Heinlein em sua obra The Star Beast.[31] O termo xenobiologia é agora usado em um sentido mais especializado, para significar "biologia baseada na química estrangeira", seja de origem extraterrestre ou terrestre (possivelmente sintética). Uma vez que análogos químicos alternativos para alguns processos vitais foram criados em laboratório, a xenobiologia é agora considerada um assunto existente.[32]

Embora seja um campo emergente e em desenvolvimento, a questão de saber se existe vida em outras partes do universo é uma hipótese verificável e, portanto, uma linha válida de investigação científica.[33][34] Embora antes considerada fora da corrente principal da investigação científica, a astrobiologia se tornou um campo de estudo formalizado. O cientista planetário David Grinspoon chama a astrobiologia de um campo da filosofia natural, baseando a especulação no desconhecido, na teoria científica conhecida.[35] O interesse da NASA em exobiologia começou com o desenvolvimento do Programa Espacial dos Estados Unidos. Em 1959, a NASA financiou seu primeiro projeto de exobiologia e, em 1960, fundou um Programa de Exobiologia, que agora é um dos quatro elementos principais do atual Programa de Astrobiologia da NASA.[2][36] Em 1971, a NASA financiou a busca por inteligência extraterrestre (SETI) para pesquisar frequências de rádio do espectro eletromagnético para comunicações interestelares transmitidas por vida extraterrestre fora do Sistema Solar. As missões Viking da NASA a Marte, lançadas em 1976, incluíram três experimentos de biologia projetados para procurar metabolismo de vida em Marte.

Em junho de 2014, o John W. Kluge Center da Biblioteca do Congresso realizou um seminário com foco em astrobiologia. Membros do painel (da esquerda para a direita) Robin Lovin, Derek Malone-France e Steven J. Dick

Avanços nos campos da astrobiologia, astronomia observacional e descoberta de grandes variedades de extremófilos com extraordinária capacidade de prosperar nos ambientes mais hostis da Terra levaram à especulação de que a vida pode estar prosperando em muitos dos corpos extraterrestres do universo.[12] Um foco particular da pesquisa astrobiológica atual é a busca por vida em Marte devido à proximidade deste planeta com a Terra e a história geológica. Há um número crescente de evidências que sugerem que Marte já teve uma quantidade considerável de água em sua superfície,[37][38] sendo a água considerada um precursor essencial para o desenvolvimento de vida baseada em carbono.[39]

As missões projetadas especificamente para pesquisar a vida atual em Marte foram o programa Viking e a sonda Beagle 2. Os resultados do Viking foram inconclusivos,[40] e o Beagle 2 falhou minutos após o pouso.[41] Uma missão futura com um papel forte na astrobiologia teria sido o Jupiter Icy Moons Orbiter, projetado para estudar as luas congeladas de Júpiter, algumas das quais podem ter água líquida, se não tivesse sido cancelado. No final de 2008, a sonda Phoenix sondou o ambiente em busca da habitabilidade planetária passada e presente da vida microbiana em Marte e pesquisou a história da água lá.

O roteiro de astrobiologia da Agência Espacial Europeia de 2016, identificou cinco tópicos de pesquisa principais e especifica vários objetivos científicos importantes para cada tópico. Os cinco tópicos de pesquisa são:[42] 1) Origem e evolução dos sistemas planetários; 2) Origens dos compostos orgânicos no espaço; 3) Interações rocha-água-carbono, síntese orgânica na Terra e etapas para a vida; 4) Vida e habitabilidade; 5) Bioassinaturas como facilitadores da detecção de vida.

Em novembro de 2011, a NASA lançou a missão Mars Science Laboratory carregando o rover Curiosity, que pousou em Marte na cratera Gale em agosto de 2012.[43][44][45] O rover Curiosity está atualmente sondando o ambiente em busca da habitabilidade planetária passada e presente da vida microbiana em Marte. Em 9 de dezembro de 2013, a NASA relatou que, com base nas evidências do Curiosity estudando Aeolis Palus, a cratera Gale continha um antigo lago de água doce que poderia ter sido um ambiente hospitaleiro para a vida microbiana.[46][25]

A Agência Espacial Europeia está atualmente colaborando com a Agência Espacial Federal Russa (Roscosmos) e desenvolvendo o rover astrobiológico ExoMars, que estava programado para ser lançado em julho de 2020, mas foi adiado para 2022.[47] Enquanto isso, a NASA lançou o rover astrobiológico Mars 2020 e o sample cacher para um retorno posterior à Terra.

Metodologia[editar | editar código-fonte]

Habitabilidade planetária[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Habitabilidade planetária

Ao procurar vida em outros planetas como a Terra, algumas suposições simplificadoras são úteis para reduzir o tamanho da tarefa do astrobiólogo. Uma é a suposição informada de que a vasta maioria das formas de vida em nossa galáxia é baseada na química do carbono, assim como todas as formas de vida na Terra.[48] O carbono é bem conhecido pela variedade incomum de moléculas que podem ser formadas ao seu redor. O carbono é o quarto elemento mais abundante no universo e a energia necessária para fazer ou quebrar uma ligação está no nível apropriado para construir moléculas que são não apenas estáveis, mas também reativas. O fato de que os átomos de carbono se ligam prontamente a outros átomos de carbono permite a construção de moléculas extremamente longas e complexas.

A presença de água líquida é um requisito assumido, pois é uma molécula comum e fornece um excelente ambiente para a formação de complicadas moléculas baseadas em carbono que podem eventualmente levar ao surgimento de vida.[49][50] Alguns pesquisadores postulam ambientes de misturas de água-amônia como possíveis solventes para tipos hipotéticos de bioquímica.[51]

Uma terceira suposição é se concentrar em planetas orbitando estrelas semelhantes ao Sol para aumentar as probabilidades de habitabilidade planetária.[52] Estrelas muito grandes têm vidas relativamente curtas, o que significa que a vida pode não ter tempo de emergir nos planetas que as orbitam. Estrelas muito pequenas fornecem tão pouco calor e calor que apenas os planetas em órbitas muito próximas não seriam congelados, e em órbitas tão próximas esses planetas estariam "travados" de forma de maré na estrela.[53] A longa vida das anãs vermelhas pode permitir o desenvolvimento de ambientes habitáveis em planetas com atmosferas densas. Isso é significativo, pois as anãs vermelhas são extremamente comuns. (Veja Habitabilidade de sistemas de anãs vermelhas).

Visto que a Terra é o único planeta conhecido por abrigar vida, não há maneira evidente de saber se alguma dessas suposições simplificadoras está correta.

Tentativas de comunicação[editar | editar código-fonte]

A ilustração na Placa Pioneer

A pesquisa em comunicação com inteligência extraterrestre (CETI) se concentra em compor e decifrar mensagens que teoricamente poderiam ser entendidas por outra civilização tecnológica. As tentativas de comunicação por humanos incluíram a transmissão de linguagens matemáticas, sistemas pictóricos como a mensagem de Arecibo e abordagens computacionais para detectar e decifrar a comunicação em linguagem "natural". O programa SETI, por exemplo, usa radiotelescópios e telescópios ópticos para procurar sinais deliberados de uma inteligência extraterrestre.

Enquanto alguns cientistas de alto nível, como Carl Sagan, defendem a transmissão de mensagens,[54][55] o cientista Stephen Hawking alertou contra isso, sugerindo que os alienígenas podem simplesmente invadir a Terra em busca de seus recursos e depois seguir em frente.[56]

Elementos de astrobiologia[editar | editar código-fonte]

Impressão artística do exoplaneta OGLE-2005-BLG-390Lb orbitando sua estrela a 20.000 anos-luz da Terra; este planeta foi descoberto com microlente gravitacional
A missão Kepler da NASA, lançada em março de 2009, em busca exoplanetas
Ver artigo principal: Astronomia

Astronomia[editar | editar código-fonte]

A maioria das pesquisas astrobiológicas relacionadas à astronomia se enquadra na categoria de detecção de exoplanetas, com a hipótese de que, se a vida surgiu na Terra, ela também poderia surgir em outros planetas com características semelhantes. Para esse fim, uma série de instrumentos projetados para detectar exoplanetas do tamanho da Terra foram considerados, mais notavelmente o Terrestrial Planet Finder (TPF) da NASA e os programas Darwin da ESA, ambos cancelados. A NASA lançou a missão Kepler em março de 2009, e a Agência Espacial Francesa lançou a missão espacial CoRoT em 2006.[57][58] Existem também vários esforços terrestres menos ambiciosos em andamento.

O objetivo dessas missões não é apenas detectar planetas do tamanho da Terra, mas também detectar diretamente a luz do planeta para que possa ser estudada espectroscopicamente. Ao examinar os espectros planetários, seria possível determinar a composição básica da atmosfera e/ou a superfície de um exoplaneta. Com esse conhecimento, pode ser possível avaliar a probabilidade de existência de vida naquele planeta. Um grupo de pesquisa da NASA, o Virtual Planet Laboratory,[59] está usando modelagem de computador para gerar uma ampla variedade de planetas virtuais para ver como eles seriam se vistos pelo TPF ou Darwin. Espera-se que, uma vez que essas missões estejam online, seus espectros possam ser cruzados com esses espectros planetários virtuais em busca de características que possam indicar a presença de vida.

Uma estimativa para o número de planetas com vida extraterrestre comunicativa inteligente pode ser obtida a partir da equação de Drake, essencialmente uma equação que expressa a probabilidade de vida inteligente como o produto de fatores como a fração de planetas que podem ser habitáveis e a fração de planetas em qual vida pode surgir:[60]

Onde:

  • N = O número de civilizações comunicativas
  • R* = A taxa de formação de estrelas adequadas (estrelas como o nosso Sol)
  • fp = A fração dessas estrelas com planetas (a evidência atual indica que os sistemas planetários podem ser comuns para estrelas como o Sol)
  • ne = O número de planetas do tamanho da Terra por sistema planetário
  • fl = A fração desses planetas do tamanho da Terra onde a vida realmente se desenvolve
  • fi = A fração dos locais de vida onde a inteligência se desenvolve
  • fc = A fração de planetas comunicativos (aqueles nos quais a tecnologia de comunicações eletromagnéticas se desenvolve)
  • L = O "tempo de vida" de civilizações em comunicação

No entanto, embora a lógica por trás da equação seja sólida, é improvável que a equação seja restringida a limites razoáveis de erro em um futuro próximo. O problema com a fórmula é que ela não é usada para gerar ou apoiar hipóteses porque contém fatores que nunca podem ser verificados. O primeiro termo, R*, número de estrelas, é geralmente restrito a algumas ordens de magnitude. O segundo e terceiro termos, fp, estrelas com planetas e fe, planetas com condições habitáveis, estão sendo avaliados para a vizinhança da estrela. Frank Drake formulou originalmente a equação meramente como uma agenda para discussão na conferência do Green Bank,[61] mas algumas aplicações da fórmula foram tomadas literalmente e relacionadas a argumentos simplistas ou pseudocientíficos.[62] Outro tópico associado é o paradoxo de Fermi, que sugere que se a vida inteligente é comum no universo, então deve haver sinais óbvios dela.

Outra área de pesquisa ativa em astrobiologia é a formação de sistemas planetários. Foi sugerido que as peculiaridades do Sistema Solar (por exemplo, a presença de Júpiter como escudo protetor)[63] podem ter aumentado muito a probabilidade de surgimento de vida inteligente em nosso planeta.[64][65]

Biologia[editar | editar código-fonte]

As fontes hidrotermais são capazes de suportar bactérias extremófilas na Terra e também podem sustentar vida em outras partes do cosmos

A biologia não pode afirmar que um processo ou fenômeno, por ser matematicamente possível, deva existir à força em um corpo extraterrestre. Os biólogos especificam o que é especulativo e o que não é.[62] A descoberta de extremófilos, organismos capazes de sobreviver em ambientes extremos, tornou-se um elemento central de pesquisa para astrobiólogos, pois são importantes para entender quatro áreas nos limites da vida no contexto planetário: o potencial de panspermia, a contaminação direta devido a empreendimentos de exploração humana, colonização planetária por humanos e a exploração de vida extraterrestre extinta e existente.[66]

Até a década de 1970, pensava-se que a vida dependia inteiramente da energia do Sol. As plantas na superfície da Terra captam energia da luz solar para fotossintetizar açúcares do dióxido de carbono e da água, liberando oxigênio no processo que é então consumido por organismos que respiram oxigênio, passando sua energia para cima na cadeia alimentar. Até mesmo a vida nas profundezas do oceano, onde a luz do sol não alcança, foi pensada para obter seu alimento consumindo detritos orgânicos que choveram das águas superficiais ou comendo animais que o faziam.[67] A capacidade do mundo de sustentar a vida dependia de seu acesso à luz solar. No entanto, em 1977, durante um mergulho exploratório na Fenda de Galápagos no submersível de exploração de alto mar Alvin, os cientistas descobriram colônias de vermes tubulares gigantes, mariscos, crustáceos, mexilhões e outras criaturas variadas agrupadas em torno de feições vulcânicas submarinas conhecidas como fumarolas negras.[67] Essas criaturas prosperam apesar de não terem acesso à luz solar, e logo foi descoberto que elas compreendem um ecossistema totalmente independente. Embora a maioria dessas formas de vida multicelulares necessitem de oxigênio dissolvido (produzido pela fotossíntese oxigenada) para sua respiração celular aeróbica e, portanto, não sejam completamente independentes da luz solar por si mesmas, a base de sua cadeia alimentar é uma forma de bactéria que obtém sua energia da oxidização de reativos produtos químicos, como hidrogênio ou sulfeto de hidrogênio, que surgem do interior da Terra. Outras formas de vida totalmente desacopladas da energia da luz solar são bactérias sulfurosas verdes que estão capturando luz geotérmica para fotossíntese anoxigênica ou bactérias que executam quimiolitoautotrofia com base na decomposição radioativa do urânio.[68] Essa quimiossíntese revolucionou o estudo da biologia e da astrobiologia, revelando que a vida não precisa depender do sol; ele só requer água e um gradiente de energia para existir.

Biólogos descobriram extremófilos que prosperam em gelo, água fervente, ácido, álcali, núcleo de água de reatores nucleares, cristais de sal, lixo tóxico e em uma variedade de outros habitats extremos que antes eram considerados inóspitos para a vida.[69][70] Isso abriu uma nova avenida na astrobiologia ao expandir maciçamente o número de possíveis habitats extraterrestres. A caracterização desses organismos, seus ambientes e seus caminhos evolutivos, é considerada um componente crucial para a compreensão de como a vida pode evoluir em outras partes do universo. Por exemplo, alguns organismos capazes de resistir à exposição ao vácuo e à radiação do espaço sideral incluem o fungo líquen Rhizocarpon geographicum e Xanthoria elegans,[71] a bactéria Bacillus safensis,[72] Deinococcus radiodurans,[72] Bacillus subtilis,[72] levedura Saccharomyces cerevisiae,[72] sementes de Arabidopsis thaliana ('agrião-orelha-de-rato'),[72] bem como o animal invertebrado Tardígrado.[72] Embora os tardígrados não sejam considerados verdadeiros extremófilos, eles são considerados microrganismos extremotolerantes que contribuíram para o campo da astrobiologia. Sua extrema tolerância à radiação e presença de proteínas de proteção de DNA podem fornecer respostas sobre se a vida pode sobreviver longe da proteção da atmosfera terrestre.[73]

A lua de Júpiter, Europa,[70][74][75][76][77][78] e a lua de Saturno, Encélado,[79][80] são agora considerados os locais mais prováveis para vida extraterrestre existente no Sistema Solar devido a seus oceanos de água subterrâneos, onde o aquecimento radiogênico e das marés permite a existência de água líquida.[68]

A origem da vida, conhecida como abiogênese, distinta da evolução da vida, é outro campo de pesquisa em andamento. Aleksandr Oparin e J. B. S. Haldane postularam que as condições na Terra primitiva eram propícias à formação de compostos orgânicos a partir de elementos inorgânicos e, portanto, à formação de muitos dos produtos químicos comuns a todas as formas de vida que vemos hoje. O estudo desse processo, conhecido como química prebiótica, avançou, mas ainda não está claro se a vida poderia ou não ter se formado dessa maneira na Terra. A hipótese alternativa da panspermia é que os primeiros elementos da vida podem ter se formado em outro planeta com condições ainda mais favoráveis (ou mesmo no espaço interestelar, asteroides, etc.) e então ter sido transportados para a Terra.

A poeira cósmica que permeia o universo contém compostos orgânicos complexos ("sólidos orgânicos amorfos com uma estrutura aromática-alifática mista") que podem ser criados natural e rapidamente pelas estrelas.[81][82][83] Além disso, um cientista sugeriu que esses compostos podem estar relacionados ao desenvolvimento da vida na Terra e disse que, "Se este for o caso, a vida na Terra pode ter tido um início mais fácil, pois esses compostos orgânicos podem servir como ingredientes básicos para vida".[81]

Mais de 20% do carbono do universo pode estar associado aos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH), possíveis materiais de partida para a formação da vida. Os PAH parecem ter se formado logo após o Big Bang, estão espalhados por todo o universo e estão associados a novas estrelas e exoplanetas.[84] Os PAH são submetidos a condições do meio interestelar e são transformados por hidrogenação, oxigenação e hidroxilação em compostos orgânicos mais complexos, "um passo ao longo do caminho em direção aos aminoácidos e nucleotídeos, as matérias-primas das proteínas e do DNA, respectivamente".[85][86]

Em outubro de 2020, astrônomos propuseram a ideia de detectar vida em planetas distantes estudando as sombras das árvores em determinados momentos do dia para encontrar padrões que pudessem ser detectados por meio da observação de exoplanetas.[87][88]

Astroecologia[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Astroecologia

A astroecologia diz respeito às interações da vida com ambientes e recursos espaciais, em planetas, asteroides e cometas. Em uma escala maior, a astroecologia diz respeito aos recursos para a vida sobre as estrelas da galáxia até o futuro cosmológico. A astrobiologia tenta quantificar a vida futura no espaço, abordando esta área da astrobiologia.

A astroecologia experimental investiga recursos em solos planetários, usando materiais espaciais reais em meteoritos.[89] Os resultados sugerem que os materiais condritos marcianos e carbonáceos podem suportar culturas de bactérias, algas e plantas (aspargos, batata), com alta fertilidade do solo. Os resultados apoiam que a vida poderia ter sobrevivido nos primeiros asteroides aquosos e em materiais semelhantes importados para a Terra por poeira, cometas e meteoritos, e que esses materiais asteroides podem ser usados como solo para futuras colônias espaciais.[89][90]

Em uma escala maior, a cosmoecologia diz respeito à vida no universo ao longo dos tempos cosmológicos. As principais fontes de energia podem ser estrelas gigantes vermelhas e estrelas anãs brancas e vermelhas, sustentando a vida por 1020 anos.[89][91] Os astroecologistas sugerem que seus modelos matemáticos podem quantificar as quantidades potenciais de vida futura no espaço, permitindo uma expansão comparável na biodiversidade, potencialmente levando a diversas formas de vida inteligente.[92]

Astrogeologia[editar | editar código-fonte]

Astrogeologia é uma disciplina da ciência planetária preocupada com a geologia dos corpos celestes, como os planetas e suas luas, asteroides, cometas e meteoritos. As informações coletadas por esta disciplina permitem medir o potencial de um planeta ou satélite natural para desenvolver e sustentar a vida, ou a habitabilidade planetária.

Uma disciplina adicional da astrogeologia é a geoquímica, que envolve o estudo da composição química da Terra e de outros planetas, processos químicos e reações que governam a composição de rochas e solos, os ciclos de matéria e energia e sua interação com a hidrosfera e a atmosfera do planeta. As especializações incluem cosmoquímica, bioquímica e geoquímica orgânica.

O registro fóssil fornece a evidência mais antiga conhecida de vida na Terra.[93] Ao examinar as evidências fósseis, os paleontólogos são capazes de compreender melhor os tipos de organismos que surgiram na Terra primitiva. Algumas regiões da Terra, como Pilbara, na Austrália Ocidental, e os Vales secos de McMurdo da Antártica, também são consideradas análogas geológicas às regiões de Marte e, como tal, podem fornecer pistas sobre como pesquisar se ouve vida passada em Marte.

Os vários grupos funcionais orgânicos, compostos de hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre e uma série de metais, como ferro, magnésio e zinco, fornecem a enorme diversidade de reações químicas necessariamente catalisadas por um organismo vivo. O silício, ao contrário, interage com apenas alguns outros átomos, e as grandes moléculas de silício são monótonas em comparação com o universo combinatório de macromoléculas orgânicas.[62][94] Indeed, it seems likely that the basic building blocks of life anywhere will be similar to those on Earth, in the generality if not in the detail.[94] Na verdade, parece provável que os blocos básicos de construção da vida em qualquer lugar serão semelhantes aos da Terra, na generalidade, senão nos detalhes.[94] Embora se espere que a vida terrestre e a vida que pode surgir independentemente da Terra usem muitos blocos de construção semelhantes, senão idênticos, também se espera que tenham algumas qualidades bioquímicas únicas. Se a vida teve um impacto comparável em outras partes do Sistema Solar, a abundância relativa de substâncias químicas essenciais para sua sobrevivência, sejam elas quais forem, pode trair sua presença. Qualquer que seja a vida extraterrestre, sua tendência de alterar quimicamente seu ambiente pode simplesmente denunciá-la.[95]

Vida no Sistema Solar[editar | editar código-fonte]

Europa, devido ao oceano que existe sob sua superfície gelada, pode hospedar alguma forma de vida microbiana

As pessoas há muito especulam sobre a possibilidade de vida em outros ambientes que não a Terra; no entanto, as especulações sobre a natureza da vida em outros lugares frequentemente dão pouca atenção às restrições impostas pela natureza da bioquímica.[94] A probabilidade de que a vida em todo o universo seja provavelmente baseada no carbono é sugerida pelo fato de que o carbono é um dos mais abundantes dos elementos superiores. Apenas dois dos átomos naturais, carbono e silício, são conhecidos por servir como espinha dorsal de moléculas grandes o suficiente para transportar informações biológicas. Como base estrutural para a vida, uma das características importantes do carbono é que, ao contrário do silício, ele pode prontamente se envolver na formação de ligações químicas com muitos outros átomos, permitindo assim a versatilidade química necessária para conduzir as reações de metabolismo biológico e propagação.

A discussão sobre onde a vida no Sistema Solar poderia ocorrer foi historicamente limitada pelo entendimento de que a vida depende, em última análise, da luz e do calor do Sol e, portanto, está restrita às superfícies dos planetas.[94] Os quatro candidatos mais prováveis para a vida no Sistema Solar são o planeta Marte, a lua de Júpiter Europa e as luas de Saturno Titã[96][97][98][99][100] e Encélado.[80][101]

Marte, Encélado e Europa são considerados prováveis candidatos na busca de vida principalmente porque podem ter água subterrânea líquida, uma molécula essencial para a vida como a conhecemos para seu uso como solvente nas células.[39] Água em Marte é encontrada congelada em suas calotas polares, e ravinas recém-escavadas recentemente observadas em Marte sugerem que água líquida pode existir, pelo menos temporariamente, na superfície do planeta.[102][103] Nas baixas temperaturas e baixa pressão de Marte, a água líquida provavelmente é altamente salina.[104] Quanto Encélado e Europa, grandes oceanos globais de água líquida existem sob as crostas externas geladas dessas luas.[75][96][97] Essa água pode ser aquecida a um estado líquido por aberturas vulcânicas no fundo do oceano, mas a fonte primária de calor é provavelmente o aquecimento de marés.[105] Em 11 de dezembro de 2013, a NASA relatou a detecção de "minerais semelhantes a argila" (especificamente, filossilicatos), muitas vezes associados a materiais orgânicos, na crosta gelada de Europa.[106] A presença dos minerais pode ter sido resultado de uma colisão com um asteroide ou cometa, segundo os cientistas.[106] Além disso, em 27 de junho de 2018, astrônomos relataram a detecção de compostos orgânicos macromoleculares complexos em Encélado[107] e, de acordo com cientistas da NASA em maio de 2011, "está emergindo como o local mais habitável além da Terra no Sistema Solar para a vida como a conhecemos".[80][101]

Outro corpo planetário que poderia sustentar vida extraterrestre é a maior lua de Saturno, Titã.[100] Titã foi descrito como tendo condições semelhantes às da Terra primitiva.[108] Em sua superfície, os cientistas descobriram os primeiros lagos líquidos fora da Terra, mas esses lagos parecem ser compostos de etano e/ou metano, não de água.[109] Alguns cientistas acreditam ser possível que esses hidrocarbonetos líquidos possam ocupar o lugar da água em células vivas diferentes das da Terra.[110][111] Depois que os dados da sonda Cassini foram estudados, foi relatado em março de 2008 que Titã também pode ter um oceano subterrâneo composto de água líquida e amônia.[112]

A fosfina foi detectada na atmosfera do planeta Vênus. Não há processos abióticos conhecidos no planeta que possam causar sua presença.[113] Dado que Vênus tem a temperatura superficial mais quente de qualquer planeta do Sistema Solar, a vida em Vênus, se existe, é provavelmente limitada a microorganismos extremófilos que flutuam na alta atmosfera do planeta, onde as condições são quase semelhantes às da Terra.[114]

Medir a proporção dos níveis de hidrogênio e metano em Marte pode ajudar a determinar a probabilidade de vida em Marte.[115][116] De acordo com os cientistas, "... baixas proporções de H2/CH4 (menos de aproximadamente 40) indicam que a vida provavelmente está presente e ativa".[115] Outros cientistas relataram recentemente métodos de detecção de hidrogênio e metano em atmosferas extraterrestres.[117][118]

Compostos orgânicos complexos de vida, incluindo uracilo, citosina e timina, foram formados em um laboratório sob condições do espaço sideral, usando produtos químicos iniciais como a pirimidina, encontrada em meteoritos. A pirimidina, assim como os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH), é o produto químico mais rico em carbono encontrado no universo.[119]

Hipótese da Terra Rara[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Hipótese da Terra Rara

A hipótese da Terra Rara postula que as formas de vida multicelulares encontradas na Terra podem realmente ser mais raras do que os cientistas supõem. De acordo com essa hipótese, a vida na Terra (e mais, vida multicelular) é possível por causa de uma conjunção das circunstâncias certas (galáxia e localização dentro dela, sistema planetário, estrela, órbita, tamanho do planeta, atmosfera, etc.); e a chance de todas essas circunstâncias se repetirem em outro lugar pode ser rara. Ele fornece uma possível resposta ao paradoxo de Fermi, que sugere: "Se os alienígenas extraterrestres são comuns, por que não são óbvios?" Aparentemente, está em oposição ao princípio da mediocridade, assumido pelos famosos astrônomos Frank Drake, Carl Sagan e outros. O Princípio da Mediocridade sugere que a vida na Terra não é excepcional e é mais do que provável que seja encontrada em inúmeros outros mundos.

Pesquisa[editar | editar código-fonte]

A busca sistemática por uma possível vida fora da Terra é um esforço científico multidisciplinar válido.[120] No entanto, as hipóteses e previsões quanto à sua existência e origem variam amplamente e, atualmente, o desenvolvimento de hipóteses firmemente fundamentadas na ciência pode ser considerado a aplicação prática mais concreta da astrobiologia. Foi proposto que os vírus podem ser encontrados em outros planetas com vida,[121][122] e podem estar presentes mesmo se não houver células biológicas.[123]

Resultados da pesquisa[editar | editar código-fonte]

Que bioassinaturas a vida produz?[124][125]

Em 2019, nenhuma evidência de vida extraterrestre foi identificada.[126] O exame do meteorito Allan Hills 84001, que foi recuperado na Antártica em 1984 e se originou de Marte, é considerado por David S. McKay, assim como alguns outros cientistas, como contendo microfósseis de origem extraterrestre; esta interpretação é controversa.[127][128][129]

Asteroides podem ter transportado vida para a Terra.[12]

Yamato 000593, o segundo maior meteorito de Marte, foi encontrado na Terra em 2000. Em um nível microscópico, esferas são encontradas no meteorito que são ricas em carbono em comparação com as áreas circundantes que não possuem tais esferas. As esferas ricas em carbono podem ter sido formadas por atividade biótica, de acordo com alguns cientistas da NASA.[130][131][132]

Em 5 de março de 2011, Richard B. Hoover, um cientista do Centro de Voos Espaciais George C. Marshall, especulou sobre a descoberta de supostos microfósseis semelhantes a cianobactérias em meteoritos carbonáceos CI1 na periferia Journal of Cosmology, uma história amplamente divulgada pela grande mídia.[133][134] No entanto, a NASA se distanciou formalmente da afirmação de Hoover.[135] De acordo com o astrofísico americano Neil deGrasse Tyson: "No momento, a vida na Terra é a única vida conhecida no universo, mas existem argumentos convincentes que sugerem que não estamos sozinhos".[136]

Ambientes extremos na Terra[editar | editar código-fonte]

Em 17 de março de 2013, os pesquisadores relataram que as formas de vida microbiana prosperam na Fossa das Marianas, o local mais profundo da Terra.[137][138] Outros pesquisadores relataram que os micróbios prosperam dentro de rochas até 580 m abaixo do fundo do mar, sob 2.600 m de oceano na costa noroeste dos Estados Unidos.[137][139] De acordo com um dos pesquisadores, "Você pode encontrar micróbios em todos os lugares, eles são extremamente adaptáveis às condições e sobrevivem onde quer que estejam".[137] Evidências de percloratos foram encontradas em todo o Sistema Solar e, especificamente, em Marte. A Kennda Lynch descobriu a primeira instância conhecida de percloratos e micróbios redutores de percloratos em um paleolago em Pilot Valley, Utah.[140][141] Essas descobertas expandem a habitabilidade potencial de certos nichos de outros planetas.

Metano[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Metano em Marte

Em 2004, a assinatura espectral do metano (CH4) foi detectado na atmosfera marciana por ambos os telescópios baseados na Terra e também pelo orbitador Mars Express. Por causa da radiação solar e da radiação cósmica, prevê-se que o metano desapareça da atmosfera marciana dentro de vários anos, então o gás deve ser reabastecido ativamente para manter a concentração atual.[142][143] Em 7 de junho de 2018, a NASA anunciou uma variação sazonal cíclica no metano atmosférico, que pode ser produzido por fontes geológicas ou biológicas.[144][145][146] O ExoMars Trace Gas Orbiter europeu está atualmente medindo e mapeando o metano atmosférico.

Sistemas planetários[editar | editar código-fonte]

É possível que alguns exoplanetas tenham luas com superfícies sólidas ou oceanos líquidos que sejam hospitaleiros. A maioria dos planetas até agora descobertos fora do Sistema Solar são gigantes gasosos quentes considerados inóspitos à vida, então ainda não se sabe se o Sistema Solar, com um planeta interno quente, rochoso e rico em metais como a Terra, é de uma composição aberrante. Métodos de detecção aprimorados e maior tempo de observação sem dúvida descobrirão mais sistemas planetários e, possivelmente, alguns mais parecidos com os nossos. Por exemplo, a missão Kepler da NASA busca descobrir planetas do tamanho da Terra em torno de outras estrelas medindo mudanças mínimas na curva de luz da estrela conforme o planeta passa entre a estrela e a sonda espacial. O progresso na astronomia infravermelha e na astronomia submilimétrica revelou os constituintes de outros sistemas estelares.

Habitabilidade planetária[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Habitabilidade planetária

Os esforços para responder a perguntas como a abundância de planetas potencialmente habitáveis em zonas habitáveis e precursores químicos tiveram muito sucesso. Numerosos exoplanetas foram detectados usando o método Doppler e o método de trânsito, mostrando que os planetas ao redor de outras estrelas são mais numerosos do que o postulado anteriormente. O primeiro exoplaneta do tamanho da Terra a ser descoberto dentro da zona habitável de sua estrela é Gliese 581 c.[147]

Extremófilos[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Extremófilo

O estudo dos extremófilos é útil para compreender a possível origem da vida na Terra, bem como para encontrar os candidatos mais prováveis para a futura colonização de outros planetas. O objetivo é detectar aqueles organismos que são capazes de sobreviver às condições de viagens espaciais e manter a capacidade de proliferação. Os melhores candidatos são os extremófilos, uma vez que se adaptaram para sobreviver em diferentes tipos de condições extremas na Terra. Durante o curso da evolução, os extremófilos desenvolveram várias estratégias para sobreviver às diferentes condições de estresse de diferentes ambientes extremos. Essas respostas ao estresse também podem permitir que sobrevivam em condições espaciais adversas, embora a evolução também coloque algumas restrições em seu uso como análogos à vida extraterrestre.[148]

A espécie termofílica G. thermantarcticus é um bom exemplo de microorganismo que poderia sobreviver a viagens espaciais. A formação de esporos permite que ele sobreviva a ambientes extremos enquanto ainda é capaz de reiniciar o crescimento celular. É capaz de proteger eficazmente a integridade do seu DNA, membrana e proteínas em diferentes condições extremas (dessecação, temperaturas até -196°C, radiação UVC e raios-C ...). Também é capaz de reparar os danos produzidos pelo ambiente espacial.

Alguns locais da Terra são particularmente adequados para estudos astrobiológicos de extremófilos. Por exemplo, Valeria Souza e colegas propuseram que a bacia Cuatro Ciénegas em Coahuila, México, pudesse servir como um "parque astrobiológico Pré-Cambriano" devido à semelhança de alguns de seus ecossistemas com um período anterior na história da Terra, quando a vida multicelular começou a dominar.[149]

Ao compreender como os organismos extremofílicos podem sobreviver aos ambientes extremos da Terra, também podemos entender como os microorganismos poderiam ter sobrevivido às viagens espaciais e como a hipótese da panspermia poderia ser possível.[150]

Missões[editar | editar código-fonte]

A pesquisa sobre os limites ambientais da vida e o funcionamento de ecossistemas extremos está em andamento, permitindo aos pesquisadores prever melhor quais ambientes planetários podem ter maior probabilidade de abrigar vida. Missões como a sondas espaciais Phoenix, Mars Science Laboratory, ExoMars, rover Mars 2020 para Marte e a sonda Cassini-Huygens para as luas de Saturno visam explorar ainda mais as possibilidades de vida em outros planetas do Sistema Solar.

Programa Viking[editar | editar código-fonte]

Cada uma das duas sondas Viking transportou quatro tipos de experimentos biológicos para a superfície de Marte no final dos anos 1970. Estas foram as únicas sondas de Marte a realizar experimentos que procuram especificamente o metabolismo da vida microbiana atual em Marte. As sondas usaram um braço robótico para coletar amostras de solo em recipientes de teste selados na sonda. As duas sondas eram idênticas, então os mesmos testes foram realizados em dois lugares da superfície de Marte; Viking 1 perto do equador e Viking 2 mais ao norte.[151] O resultado foi inconclusivo,[152] e ainda é contestado por alguns cientistas.[153][154][155][156]

Norman Horowitz foi o chefe da seção de biociências do Jet Propulsion Laboratory para as missões Mariner e Viking de 1965 a 1976. Horowitz considerou que a grande versatilidade do átomo de carbono o torna o elemento com maior probabilidade de fornecer soluções, até mesmo soluções exóticas, para os problemas de sobrevivência da vida em outros planetas.[157] No entanto, ele também considerou que as condições encontradas em Marte eram incompatíveis com a vida baseada no carbono.

Beagle 2[editar | editar código-fonte]

Réplica do módulo de pouso Beagle 2 de 33.2 kg
Arte conceitual do rover do Mars Science Laboratory

Beagle 2 foi uma sonda britânica sem sucesso que fazia parte da missão Mars Express de 2003 da Agência Espacial Europeia (ESA). Seu objetivo principal era procurar por sinais de vida em Marte, no passado ou no presente. Embora tenha pousado com segurança, não foi possível implantar corretamente seus painéis solares e a antena de telecomunicações.[158]

EXPOSE[editar | editar código-fonte]

A EXPOSE é uma instalação multiusuário montada em 2008 fora da Estação Espacial Internacional dedicada à astrobiologia.[159][160] A EXPOSE foi desenvolvido pela Agência Espacial Europeia (ESA) para voos espaciais de longo prazo que permitem a exposição de produtos químicos orgânicos e amostras biológicas ao espaço sideral em órbita terrestre baixa.[161]

Mars Science Laboratory[editar | editar código-fonte]

A missão Mars Science Laboratory (MSL) pousou o rover Curiosity que está atualmente em operação em Marte.[162] Foi lançado em 26 de novembro de 2011 e pousou na cratera Gale em 6 de agosto de 2012.[45] Os objetivos da missão são de ajudar a avaliar a habitabilidade de Marte e, ao fazê-lo, determinar se Marte é ou já foi capaz de sustentar vida,[163] coletar dados para uma futura missão tripulada, estudar a geologia marciana, seu clima e avaliar melhor o papel que a água, um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos, atuou na formação de minerais em Marte.

Tanpopo[editar | editar código-fonte]

A missão Tanpopo é um experimento de astrobiologia orbital que investiga o potencial de transferência interplanetária de vida, compostos orgânicos e possíveis partículas terrestres na órbita terrestre baixa. O objetivo é avaliar a hipótese de panspermia e a possibilidade de transporte interplanetário natural de vida microbiana, bem como de compostos orgânicos prebióticos. Os primeiros resultados da missão mostram evidências de que alguns aglomerados de microorganismos podem sobreviver por pelo menos um ano no espaço.[164] Isso pode apoiar a ideia de que aglomerados maiores que 0,5 milímetros de microorganismos podem ser uma forma de a vida se espalhar de planeta a planeta.[164]

Rover ExoMars[editar | editar código-fonte]

Modelo do rover ExoMars

O ExoMars é uma missão robótica a Marte para pesquisar possíveis bioassinaturas da vida marciana, passada ou presente. Esta missão astrobiológica está atualmente em desenvolvimento pela Agência Espacial Europeia (ESA) em parceria com a Agência Espacial Federal Russa (Roscosmos); está planejado para um lançamento em 2022.[165][166][167]

Mars 2020[editar | editar código-fonte]

Representação artística do rover Perseverance em Marte, com o minihelicóptero Ingenuity na frente

O Mars 2020 pousou com sucesso seu rover Perseverance na cratera Jezero em 18 de fevereiro de 2021. Ele investigará ambientes em Marte relevantes para a astrobiologia, investigará seus processos geológicos de superfície e sua história, incluindo a avaliação de sua habitabilidade passada e potencial para preservação de bioassinaturas e biomoléculas em materiais geológicos acessíveis.[168] A Science Definition Team (Equipe de Definição de Ciência) está propondo que o rover colete e empacote pelo menos 31 amostras de núcleos de rocha e solo para uma missão posterior de trazer de volta para análises mais definitivas em laboratórios na Terra. O rover pode fazer medições e demonstrações de tecnologia para ajudar os projetistas de uma expedição tripulada a entender os perigos representados pela poeira marciana e demonstrar como coletar dióxido de carbono (CO2), que pode ser um recurso para a produção de oxigênio molecular (O2) e combustível de foguete.[169][170]

Europa Clipper[editar | editar código-fonte]

Europa Clipper é uma missão planejada pela NASA para um lançamento em 2025 que fará um reconhecimento detalhado da lua de Júpiter, Europa, e investigará se seu oceano interno pode abrigar condições adequadas para a vida.[171][172] Também ajudará na seleção de futuros locais de pouso.[173][174]

Conceitos propostos[editar | editar código-fonte]

Icebreaker Life[editar | editar código-fonte]

Icebreaker Life é uma missão de pouso que foi proposta para o Programa Discovery da NASA para a oportunidade de lançamento de 2021,[175] mas não foi selecionada para desenvolvimento. Ele teria uma sonda estacionária que seria uma cópia próxima do Phoenix de 2008 e carregaria uma carga científica de astrobiologia atualizada, incluindo uma broca de núcleo de 1 metro de comprimento para amostrar solo cimentado por gelo nas planícies do norte para conduzir uma busca por moléculas orgânicas e evidências de vida atual ou passada em Marte.[176][177] Um dos principais objetivos da missão Icebreaker Life é testar a hipótese de que o solo rico em gelo nas regiões polares tem concentrações significativas de orgânicos devido à proteção do gelo contra oxidantes e radiação solar.

Journey to Enceladus and Titan[editar | editar código-fonte]

Journey to Enceladus and Titan (JET) é um conceito de missão astrobiológica para avaliar o potencial de habitabilidade das luas de Saturno, Encélado e Titã por meio de um orbitador.[178][179][180]

Enceladus Life Finder[editar | editar código-fonte]

Enceladus Life Finder (ELF) é um conceito de missão astrobiológica proposto para uma sonda espacial destinada a avaliar a habitabilidade do oceano interno de Encélado, a sexta maior lua de Saturno.[181][182]

Life Investigation For Enceladus[editar | editar código-fonte]

Life Investigation For Enceladus (LIFE) é um conceito de missão de retorno de amostra de astrobiologia proposto. A sonda entraria na órbita de Saturno e permitiria múltiplos voos através das plumas de gelo de Encélado para coletar partículas de pluma de gelo e voláteis e devolvê-los à Terra em uma cápsula. A sonda pode amostrar as plumas de Encélado, o anel E de Saturno e a atmosfera superior de Titã.[183][184][185]

Oceanus[editar | editar código-fonte]

Oceanus é um orbitador proposto em 2017 para a missão nº. 4 do Programa New Frontiers. Ele viajaria até a lua de Saturno, Titã, para avaliar sua habitabilidade.[186] Os objetivos da Oceanus são revelar a química orgânica, geologia, gravidade e topografia de Titã, coletar dados de reconhecimento 3D, catalogar os orgânicos e determinar onde eles podem interagir com a água líquida.[187]

Explorer of Enceladus and Titan[editar | editar código-fonte]

Explorer of Enceladus and Titan (E2T) é um conceito de missão orbital que investigaria a evolução e habitabilidade das luas de Saturno, Encélado e Titã. O conceito de missão foi proposto em 2017 pela Agência Espacial Europeia (ESA).[188]

Veja também[editar | editar código-fonte]

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Bibliografia[editar | editar código-fonte]

Leitura adicional[editar | editar código-fonte]

O romance de 2021 mais vendido de Andy Weir, Project Hail Mary, centra-se na astrobiologia. Lidando com as mudanças climáticas causadas por micróbios que vivem no espaço, um astronauta descobre que outra civilização está sofrendo do mesmo problema.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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