Antes de 1976, quando o Viking 1 e 2 se tornaram a primeira espaçonave a pousar e operar com sucesso na superfície de Marte, a imaginação global ansiava desesperadamente por um planeta vermelho que abrigasse a vida. Os landers Viking foram projetados para testar micróbios, mas a esperança real, mantida até mesmo pelos cientistas planetários mais exaustivos, era que a espaçonave da Nasa descobriria vida complexa em Marte - algo que corria, ou talvez um arbusto malcuidado. Marte, afinal de contas, era a nossa última e melhor esperança depois que os astrônomos (e a espaçonave Mariner 2) derrotaram para sempre a noção de dinossauros batendo em pântanos venusianos úmidos. Foi Marte ou busto; Mercúrio estava muito perto do sol, e além do cinturão de asteróides, acreditava-se, havia uma terra sem micróbios de gigantes gasosos e luas congeladas.
A exploração do sistema solar desde a Viking representou uma compreensão de mundo a mundo por algo - qualquer coisa - que possa sugerir a vida como a conhecemos (ou a vida como não conhecemos). Hoje os oceanos da lua de Júpiter, Europa, são o que os pântanos de Vênus e os canais de Marte foram para o século XX: talvez a melhor opção para aniquilar a solidão humana. A principal missão dos planetas exteriores da NASA, o Europa Clipper, tentará determinar a habitabilidade da lua gelada. Algum futuro Lander ou nadador terá que encontrar a vida se estiver lá. A zona habitável do sistema solar inclui agora, potencialmente, todos os planetas do sistema solar. Encélado e Titã, circulando Saturno, são bons candidatos, assim como Tritão em torno de Netuno. Como a água, a vida pode estar em todo lugar.
E, no entanto, só a encontramos aqui, onde ela parece - onde é aparentemente indestrutível, apesar dos múltiplos eventos em nível de extinção. Um asteróide colide com a Terra e limpa quase tudo? Micróbios fazem uma casa nas rachaduras causadas pelo impactador assassino, e tudo começa de novo. Baseado em nossa amostra de um único mundo, uma vez que a vida começa, é muito, muito difícil fazer desaparecer. E assim continuamos procurando.
Um mosaico de Europa, a quarta maior lua de Júpiter, feito de imagens tiradas pela sonda Galileu em 1995 e 1998. Acredita-se que Europa tenha um oceano de subsuperfície global com mais água do que a Terra, tornando-a um dos lugares mais promissores do sistema solar. para os astrobiólogos procurarem vida. (NASA / JPL-Caltech / Instituto SETI) A centelha da vida da falta de vida - conhecida como abiogênese - é um processo que os cientistas estão apenas começando a entender. Astrônomos, biólogos, químicos e cientistas planetários trabalham juntos para montar um quebra-cabeças que cruza disciplinas e objetos celestes. Por exemplo, descobriu-se recentemente que os condritos carbonosos - algumas das rochas mais antigas do sistema solar - abrigam o ácido pirúvico, essencial para o metabolismo. Quando os condritos caíram neste planeta como meteoritos, eles podem ter fertilizado uma Terra sem vida. Essa teoria não responde à pergunta que tudo consome: “De onde viemos?” Mas isso representa mais uma pista na busca de como tudo começou.
A abiogênese não requer nem mesmo o DNA - ou, pelo menos, não o DNA como existe em todas as formas de vida conhecidas. O DNA consiste de quatro bases nucleotídicas, mas no início deste ano os geneticistas criaram um DNA sintético usando oito bases. (Eles o apelidaram de DNA hachimoji.) Esse estranho código genético pode formar hélices duplas estáveis. Pode se reproduzir. Pode até sofrer mutação. Os cientistas não criaram vida; eles, no entanto, provaram que nossa concepção de vida é provinciana na melhor das hipóteses.
"Terra-like"
Enquanto o trabalho em laboratórios ajudará a definir como a vida poderia brotar de matéria inanimada, telescópios espaciais como Kepler, que encerraram as operações no ano passado, e a TESS, que foi lançada no ano passado, estão encontrando novos planetas para estudar. Estas naves espaciais procuram por exoplanetas usando o método de trânsito, detectando diminuições diminutas na luz de uma estrela enquanto um planeta passa entre nós e nós. Vinte e cinco anos atrás, a existência de planetas orbitando outras estrelas era hipotética. Agora os exoplanetas são tão reais quanto aqueles que circulam nosso sol. O Kepler sozinho descobriu pelo menos 2662 exoplanetas. A maioria é inóspita à vida como a conhecemos, embora algumas sejam às vezes caracterizadas como "semelhantes à Terra".
“Quando dizemos: 'Encontramos o planeta mais parecido com a Terra', as pessoas às vezes querem dizer que o raio está certo, a massa está certa e tem que estar na zona habitável”, diz John Wenz, autor de The Lost Planets., a história dos primeiros esforços de caça a exoplanetas, a ser publicada no final deste ano pela MIT Press. “Mas sabemos que a maioria desses exoplanetas descobertos está ao redor de estrelas anãs vermelhas. O ambiente deles não está fadado a ser muito parecido com a Terra, e há uma boa chance de que muitos deles não tenham atmosferas. ”
Não é que a Terra seja o planeta mais especial em todo o universo. Em nosso sistema solar, Vênus se registraria facilmente em caçadores de exoplanetas alienígenas como gêmeos da Terra. Mas os planetas que realmente gostam da Terra são mais difíceis de encontrar, porque são menores que os gigantes gasosos e porque não orbitam suas estrelas hospedeiras tão perto quanto os planetas ao redor das anãs vermelhas.
"Pode ser que os planetas verdadeiros semelhantes à Terra sejam incrivelmente comuns, mas que não temos os recursos para dedicar à pesquisa", diz Wenz. O mais promissor exoplaneta da Terra 2.0 encontrado até agora é o Kepler-452b, que é um pouco maior que a Terra, com um pouco mais de massa, e tem uma agradável órbita de 385 dias em torno de uma estrela parecida com o Sol. O problema é que talvez não exista, como um estudo sugeriu no ano passado. Pode ser simplesmente ruído estatístico, já que sua detecção estava à margem das capacidades de Kepler, e a espaçonave morreu antes que novas observações pudessem ser conduzidas.
Um conceito artístico de Kepler-186f, um exoplaneta do tamanho da Terra a cerca de 500 anos-luz de distância que orbita na zona habitável de sua estrela. O planeta é menos de dez por cento maior que a Terra e sua estrela hospedeira tem cerca de metade do tamanho e da massa do sol. (NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle) Assim que for lançado no início dos anos 2020, o Telescópio Espacial James Webb terá como alvo muitos dos exoplanetas descobertos pelo Kepler e pelo TESS. Ele só será capaz de resolver os mundos distantes a um ou dois pixels, mas responderá a questões urgentes da ciência exoplaneta, como se um planeta orbitando uma estrela anã vermelha pode se agarrar à sua atmosfera apesar das frequentes erupções e erupções de tais estrelas. O JWST pode até apresentar evidências indiretas de oceanos alienígenas.
"Você não verá continentes", diz Wenz. “[Mas] você pode olhar para algo e ver um ponto azul, ou o tipo de gaseamento que você imaginaria de um ciclo de evaporação contínuo.”
A zona de abiogênese
O Catálogo de Exoplanetas Habitáveis atualmente lista 52 mundos fora do nosso sistema solar que podem suportar vida, embora as notícias possam não ser tão emocionantes assim. Ser a distância correta de uma estrela para temperaturas superficiais para pairar acima de zero e abaixo da fervura não é o único requisito para a vida - e certamente não é o único requisito para a vida começar . De acordo com Marcos Jusino-Maldonado, pesquisador da Universidade de Porto Rico em Mayaguez, a quantidade correta de luz ultravioleta (UV) que atinge um planeta de sua estrela hospedeira é uma maneira de a vida subir de moléculas orgânicas em ambientes prebióticos (embora não o único jeito).
“Para reações que permitam a abiogênese aparecer, um planeta deve estar dentro da zona habitável porque precisa de água superficial líquida”, diz Jusino-Maldonado. “De acordo com a teoria da sopa primordial, as moléculas e a água salgada reagem e, eventualmente, originam a vida”. Mas acredita-se que essas reações acendam apenas em um lugar chamado zona de abiogênese. "Esta é a área crítica em torno da estrela em que moléculas precursoras importantes para a vida podem ser produzidas por reações fotoquímicas".
A radiação UV pode ter sido a chave para desencadear reações que levam à formação de blocos de vida na Terra, como nucleotídeos, aminoácidos, lipídios e, finalmente, RNA. Pesquisas em 2015 sugeriram que o cianeto de hidrogênio - possivelmente trazido para a Terra quando o carbono em meteoritos reagiu com o nitrogênio na atmosfera - poderia ter sido um ingrediente crucial nessas reações, impulsionado pela luz ultravioleta.
Para testar a teoria ainda mais, no ano passado, conforme relatado nas revistas Science Advances e Chemistry Communications, os cientistas usaram lâmpadas UV para irradiar uma mistura de íons de sulfeto de hidrogênio e cianeto de hidrogênio. As reações fotoquímicas resultantes foram então comparadas com a mesma mistura de produtos químicos na ausência de luz UV, e os pesquisadores descobriram que a radiação UV era necessária para que as reações produzissem os precursores do RNA necessários para a vida.
O RNA (ácido ribonucléico) e o DNA (ácido desoxirribonucleico) são ácidos nucléicos que, juntamente com carboidratos, lipídeos e proteínas, são essenciais para todas as formas de vida conhecidas. (Sponk / Roland1952 via Wikicommons sob CC BY-SA 3.0) Para fotoquímica UV para produzir esses blocos de construção celular, o comprimento de onda da luz UV deve ser em torno de 200 a 280 nanômetros. Jusino-Maldonado diz que em seu trabalho, esse conceito foi aplicado ao modelo de exoplaneta habitável. "De todos os exoplanetas habitáveis, apenas oito deles são encontrados dentro da zona habitável e da zona de abiogênese."
Embora todos os oito estejam em ambas as zonas habitáveis e zonas de abiogênese, nenhum é particularmente favorável para a vida, diz Jusino-Maldonado. Cada um dos oito mundos é ou um "super-Terra" ou um "mini-Netuno". Os candidatos mais prováveis são Kepler-452b (se existir) e talvez τ Cet e (se o raio for apropriado). Nenhum mundo do tamanho da Terra foi descoberto nas zonas habitáveis e de abiogênese.
Estabelecendo Padrões
À medida que a busca por um mundo alienígena verdadeiramente habitável avança, os astrobiólogos estão tentando criar uma estrutura para categorizar, discutir e estudar esses planetas. Grandes esforços científicos para trabalhar exigem padrões de definição e medição. A astrobiologia é um campo jovem de estudo, relativamente falando, e uma das questões urgentes e não triviais que enfrenta é, como você define a habitabilidade? Como você define a vida?
"Estou trabalhando nesse problema há dez anos", diz Abel Mendéz, astrobiólogo planetário e diretor do Laboratório de Habitabilidade Planetária da Universidade de Porto Rico, em Arecibo. “Eu sabia que o problema da habitabilidade precisava de trabalho. Todo mundo estava lidando com a forma de defini-lo. ”No início deste ano, na 50ª conferência anual de ciências lunares e planetárias em Houston, Texas, Mendéz apresentou seu recente trabalho sobre um modelo de habitabilidade de superfície global aplicável a planetas em nosso sistema solar e fora dele. .
Depois de vasculhar a literatura, ele percebeu que os astrobiólogos não foram os primeiros a encontrar problemas de definição, categorização e uniformidade em relação à habitabilidade. Quarenta anos atrás, os ecologistas estavam lidando com o mesmo desafio. "Todo mundo estava definindo habitabilidade como desejavam em diferentes jornais", diz Mendéz. Nos anos 80, os ecologistas se uniram para criar uma definição formal. Eles calcularam as médias para medir a habitabilidade, desenvolvendo um sistema com um intervalo de 0 a 1, sendo 0 inabitável e 1 altamente habitável.
Ter um quadro singular foi fundamental para o avanço da ecologia, e tem sido extremamente carente de astrobiologia, diz Mendéz. A construção de um modelo de habitabilidade para planetas inteiros começou com a identificação de variáveis que podem ser medidas hoje. “Depois de desenvolver um sistema formal, você pode construir sistemas a partir disso e criar uma biblioteca de habitabilidade para diferentes contextos.”
Gráfico de exoplanetas potencialmente habitáveis. (Abel Mendez / Laboratório de Habitabilidade Planetária / UPR-Arecibo) Primeiro, Mendéz teve que lidar com a única medida de adequação de habitat de “1” no universo conhecido. “Se você está propondo um modelo de habitabilidade, precisa fazer a Terra funcionar”, diz ele. Seu laboratório usou seu modelo para comparar os habitats de vários biomas, como desertos, oceanos, florestas e tundras.
“Se calcularmos a habitabilidade de uma região - não considerando a vida, mas quanta massa e energia estão disponíveis para a vida independente - é mais uma medida ambiental. Correlacionamos isso com uma medição real da produtividade biológica em uma região: nossa verdade básica. Esse é o nosso teste. ”Quando seu grupo mapeou a habitabilidade ambiental e a produtividade biológica, eles descobriram o que Mendéz descreveu como“ boas correlações ”.
Hoje, o modelo de habitabilidade de Mendéz leva em consideração a capacidade dos planetas rochosos de sustentar a água da superfície, a idade e o comportamento de suas estrelas e a dinâmica orbital e as forças de maré que atuam nesses mundos. O modelo considera a massa e energia dentro de um sistema e a porcentagem da dita massa e energia disponível para uma espécie ou biosfera. (Essa porcentagem é a parte mais difícil da equação. Você não pode afirmar que 100% da massa da Terra, por exemplo, está disponível para a vida.)
Limitado à “camada fina próxima da superfície de um corpo planetário”, o modelo coloca a habitabilidade da superfície da Terra em 1, o início de Marte como sendo menor ou igual a 0, 034 e Titã menor ou igual a 0, 000139. O modelo é independente do tipo de vida em consideração - animais versus plantas, por exemplo - e mundos como o Europa com “biosferas subsuperficiais” ainda não foram contabilizados.
Essa base é inestimável, mas ainda é limitada em sua capacidade de prever a habitabilidade, em parte porque só se aplica à vida como a conhecemos. Em 2017, pesquisadores da Cornell publicaram um artigo revelando evidências da molécula acrilonitrila (vinilcianeto) em Titã, que, hipoteticamente, poderia ser a chave para a vida baseada em metano em um mundo livre de oxigênio - vida verdadeiramente alienígena, diferente de tudo que já tivemos conhecido. Se a vida florescer em um mundo convencionalmente inóspito como Titã, e devemos encontrá-lo, Mendez escreve em um resumo descrevendo seu modelo: "Uma anticorrelação entre medidas de habitabilidade e bioassinaturas pode ser interpretada como um processo abiótico ou como a vida como nós don" Eu sei disso.
Em todo caso, a falta até então dos mundos aparentemente favoráveis à vida significa que a humanidade deve continuar aperfeiçoando seus observatórios e lançando seus olhos em reinos distantes. É uma grande galáxia, cheia de decepções. Não esperamos mais que os marcianos cavem rios ou dinossauros procurando musgo nas árvores venusianas, mas ainda sonhamos com a lula nadando nos mares de Europan e quem sabe o que espreita nos lagos de hidrocarbonetos de Titã. Se esses mundos também falharem, cabe aos exoplanetas - e eles estão fora de nossas capacidades de observação e muito longe de casa.
