Sporum: Astrobiologia: Uma abordagem científica sobre a vida fora da Terra
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Nebulosa Cabeça de Cavalo, ou Barnard 33 | Jon Greif
O conceito de vida fora da Terra é amplamente utilizado nos dias de hoje, principalmente na cultura pop. A maioria de nós cresceu vendo universos de ficção incríveis com seres extraterrestres nas telonas, como Star Wars e Star Trek. A verdade é que pouco sabemos, de fato, sobre uma possível existência de vida fora do nosso planeta. Caso ela exista, seria essa uma forma de vida inteligente e racional, como a nossa, ou seriam formas de vidas mais simples, mais parecidas com os microorganismos presentes aqui na Terra? Esta é certamente uma pergunta difícil de ser respondida, mas não impossível. Para responder à milenar pergunta "Estamos sozinhos no universo?" criou-se o campo da ciência denominado astrobiologia. Esse campo tenta, já há algumas décadas, caminhar em busca de respostas sobre a vida no cosmos, apoiando-se nas áreas de biologia, física e química. Mas como isso é estudado? É o que veremos a seguir.
A astrobiologia em si deve ser vista como algo amplo e diversificado. Diversas áreas da ciência, como astronomia, física, química, geologia e biologia, convergem para dar origem ao estudo da vida fora da Terra. A NASA reconheceu esse termo em 1998, quando reestruturou seu programa de exobiologia, renomeando-o e criando o Instituto de Astrobiologia da NASA (NAI). Isso ocorreu quando a agência percebeu que era necessário entender como a vida se originou no nosso planeta, usando esse fenômeno como modelo para outros astros.
Já se sabe hoje em dia que os primeiros organismos a habitarem a Terra foram microorganismos unicelulares que permaneceram durante bilhões de anos, como os seres dominantes e solitários. É exatamente por isso que esses seres vivos são utilizados como o principal objeto de estudo para entender a vida fora do nosso planeta. É claro que podemos pensar e especular sobre formas de vida diferentes da Terra, principalmente em relação ao seu funcionamento molecular (por exemplo, vida baseada em Silício, e não em carbono), porém a falta de conhecimento atual da biologia torna difíceis estudos nesse sentido. Por isso, compreender como a vida surgiu na Terra, a fim de extrapolarmos estes estudos para fora do nosso planeta, é uma tarefa essencial.
Mas como, então, surgiu a vida na Terra? Se conseguíssemos voltar 4.6 bilhões de anos atrás em uma máquina do tempo, veríamos um tímido planeta ainda em formação. Alguns milhões de anos depois, as primeiras formas de vida começaram a surgir dentro da terra. Existem muitas teorias sobre como isso pode ter ocorrido, mas todas elas levam em conta a química planetária antes de a vida surgir. Basicamente a atmosfera do nosso planeta primitivo era composta por apenas algumas moléculas: metano (CH4), gás nitrogênio (N2), gás carbônico (CO2) e gás hidrogênio (H2). Essas moléculas, que provavelmente estavam também presente nos mares, se aglomeraram através de consecutivas reações químicas, crescendo de tamanho e dando origem, após milhares de anos, às primeiras proteínas, ácidos nucléicos e lipídeos. Ainda não se sabe bem ao certo como e onde isso aconteceu de fato, mas os cientistas possuem diversas teorias.
É importante frisar também que tudo isso ocorreu em ambientes propícios para que essas reações pudessem ter ocorrido. Por exemplo, uma das teorias mais aceitas é a de que a alta temperatura marítima, assim como raios e ventos solares constantes podem ter auxiliado a aumentar a velocidade dessas reações. Você pode ver mais sobre a química pré-vida nesse link (legendas em português).
Após milhões de anos de reações químicas, surgiu uma molécula em especial: o RNA. Um ácido nucleico que possuímos em todas as células do nosso organismo, e que pode ter sido o protagonista da evolução primária das moléculas orgânicas. Essa molécula possui duas características que a tornam única: capacidade de se autoreplicar e de catalisar reações. Basicamente ela pode acelerar reações químicas que estão acontecendo por perto (parte catalisadora) e pode "se reproduzir sozinha", passando essa capacidade adiante para seus "sucessores". Alguns produtos dessas reações catalisadas (aceleradas) podem alterar o ambiente em volta do RNA, aumentando ou reduzindo a probabilidade de certo RNA ser destruído. Assim como ainda ocorre, os RNAs catalisadores primitivos que conseguiam produzir moléculas "melhores" acabavam "sobrevivendo" mais, o que, consequentemente, fazia com que eles se replicassem mais, aumentando assim a sua presença no ambiente.
Por fim, esses RNAs, assim como seus produtos, foram envolvidos por uma espécie de bolha de gordura, dando origem à primeira célula: o coacervado. A partir daí, o RNA acabou, de alguma forma que não sabemos ainda, sendo substituído pelo DNA como molécula hereditária e pelas proteínas como moléculas catalisadoras. Mas ele ainda está presente nas nossas células até hoje, realizando importantes funções metabólicas. Se você quer saber mais sobre a teoria do mundo de RNA, confira aqui (legendas em português).
Essas primeiras células se multiplicaram e sofreram diversas mutações no DNA, cada vez se diversificando mais e mais. O resto da história nós já sabemos: pura e simples evolução biológica.
Porém, a teoria de que a vida surgiu no nosso planeta não é a única em debate atualmente. Existe também a possibilidade de os seres vivos terem se originado no espaço sideral ou em algum astro através do Cosmos, e então terem sido carregado por cometas ou asteróides para a Terra. Essa teoria foi proposta no final do século XIX, mas foi apenas em 1996 que ela ganhou maior atenção científica e mundial. Nesse ano, foram publicados alguns estudos sobre o meteorito Allan Hills, que caiu em 1984 na Antártica. Esse astro, de origem marciana, possuía uma espécie de fóssil em formato tubular, como um fio de cabelo. Essa morfologia fóssil também é encontrada na Terra, ao analisarmos os fósseis de cianobactérias primitivas. Porém, os cientistas aceitam atualmente que essa morfologia provavelmente é apenas consequência de processos geológicos, e não biológicos.
A teoria da panspermia ainda está muito em voga atualmente. Estudos de bactérias resistentes à radiação são feitos para serem usados como modelo de supostas bactérias panspérmicas, já que elas precisariam resistir à forte radiação cósmica do espaço para poderem pegar carona nos asteroides. Caso esse tema da panspermia lhe intrigue, você pode tentar ler estes outros textos: Texto BBC e Texto Scientific American.
Descobrimos um pouco sobre como se formou a vida em nosso planeta. Mas como aplicamos isso para a astrobiologia? O que a astrobiologia procura fazer é utilizar a Terra e a vida dentro dela como modelo para outros astros no vasto cosmos. Esses modelos são criados através de diferentes visões, como por exemplo:
1. O conceito de Habitabilidade Planetária: Astrônomos procuram por planetas onde é possível haver vida como a conhecemos. Para isso, há uma classificação planetária que define um astro como "habitável" ou "não habitável". O primeiro preceito que analisamos é se esse planeta orbita (ou não) uma estrela capaz de disponibilizar luz e calor por um longo período de tempo, como o nosso Sol. Esse planeta tem que ser rochoso e deve se localizar em uma faixa de distância da sua estrela em que a sua temperatura não seja tão fria, nem tão quente, possibilitando a existência de água líquida em sua superfície. Exatamente como a Terra. Além disso, esse planeta deve possuir um campo magnético forte, a fim de conseguir repelir parte das partículas energéticas provenientes de ventos solares e raios cósmicos, pois , em grandes quantidades, a vida como a conhecemos pode ser prejudicada. Dessa forma, podemos reduzir drasticamente o número de planetas capazes de sustentar a vida, conseguindo então estudar melhor os selecionados.
Faixa de habitabilidade planetária do nosso sistema solar | Autoria desconhecida
2. O estudo dos "Extremófilos": Extremófilos? Mas que palavra estranha é essa? Bom, denominamos de extremófilos um grupo especial de seres vivos (principalmente microorganismos) que possui capacidade de viver em ambientes extremos, como em lugares muito quentes ou com pH alto . Um exemplo perfeito deles é a bactéria Thermus aquaticus. Esse ser especial foi descoberto pela primeira vez pelo cientista Thomas Brock, em 1964. Thomas descobriu que esse pequeno ser vivia próximo de gêiseres no parque de Yellowstone, nos EUA. Esses gêiseres lançam água na temperatura de 82ºC, tornando a vida muito difícil para qualquer criatura que tente viver por ali. Mas não para os extremófilos.
Gêiser de Yellowstone | Autoria desconhecida
Mas como aplicamos o estudo deles na astrobiologia? A questão é que, ao longo do Cosmos, existem diversos planetas e satélites naturais em que as condições de temperatura, salinidade, nível do pH ou pressão são mais parecidas com esses ambientes terrestres extremos do que com ambientes normais da Terra atual. Isso torna possível a especulação sobre a existência de vida nesses planetas, utilizando os extremófilos presentes na Terra como modelo. Um ótimo exemplo disso é a utilização de uma das luas de Júpiter: Europa.
Esse satélite foi descoberto por Galileu em 1610 e possui um núcleo rochoso, parecido com o da Terra. O mais importante é que se acredita que lá exista uma longa camada de gelo (cerca de 100km de espessura) na superfície do astro e, logo abaixo dessa camada, haja um vasto oceano salgado, duas vezes mais volumoso que os mares terrestres. Com isso, podemos especular sobre a existência de vida nesse local (Sim! Aqui mesmo no nosso sistema solar), já que possuímos vida aqui na Terra em ambientes parecidos. Além disso, as teorias de como a vida surgiu no nosso planeta ajudam a corroborar essa ideia, já que se acredita que essas primeiras formas de vida também fossem extremófilas.
Porém, existe um problema ao tentarmos estudar esses organismos: a chamada "caixa preta biológica". A realidade é que, como esses microorganismos vivem em ambientes extremos, é difícil de estudá-los em laboratório e criar culturas dessas bactérias que imitem seu habitat natural. Estima-se que apenas 1% da diversidade microbiana foi estudada, talvez muito em função dessa problemática.
3. Assinaturas de vida: Como bem sabemos, todas as formas de vida na Terra possuem bastante semelhança molecular entre si, apesar de serem bem diferentes em sua morfologia. Até onde sabemos, todos os seres vivos têm como elemento básico o carbono, utilizam água como solvente, possuem uma membrana lipídica e têm material genético composto por ácidos nucleicos (DNA e RNA). Esses componentes basicamente são encontrados em todos os seres vivos terrestres. Com isso, torna-se possível a busca pelas chamadas "assinaturas de vida", ou "bioassinaturas", em astros presentes no Cosmos. Essas bioassinaturas são possíveis "sinais" que podem indicar a existência de vida em determinado planeta ou satélite. Um bom exemplo disso é a procura por níveis altos de oxigênio na atmosfera dos astros, já que esse composto é majoritariamente adquirido através do fenômeno da fotossíntese. Sabe-se que os níveis de oxigênio na Terra eram baixíssimos antes do surgimento dos organismos fotossintetizantes. Com o surgimento desses seres, os níveis subiram exponencialmente, estabilizando-se por volta de 1 bilhão de anos atrás. Esse fato comprova que a existência de níveis altos de oxigênio na atmosfera pode ser devido a seres vivos presentes nesse local. É importante frisar que o oxigênio é apenas um de muitas outras bioassinaturas que a astrobiologia utiliza para procurar vida fora da Terra.
4. Estudos de formas alternativas de vida: É claro que existem os cientistas mais ousados que estudam formas alternativas de vida, diferentes daquelas que encontramos na Terra. Dois principais exemplos disso são A) O estudo de formas de vida baseadas no elemento silício, que possui propriedades parecidas com o carbono e B) O estudo de solventes que não sejam a água, como por exemplo o metano e a formamida. De fato, são propostas interessantes, mas não se sabe se isso poderia realmente existir; então, a astrobiologia, no geral, prefere focar seus esforços em formas de vida parecidas com a terrestre.
Dentro dessa nova ciência, a astrobiologia, muito já foi conquistado. Porém, pelo fato de haver pouco incentivo nessa área e devido à sua curta vida, ainda existe muito conhecimento a ser descoberto e desbravado nessa área. Existe ainda a possibilidade de já ter existido vida em um determinado planeta, mas ela ter sido extinta. Isso é até uma possibilidade próxima da gente, como em Marte (já que se acredita que um dia houve oceanos nesse planeta). Quem sabe não descobrimos vida aqui pertinho de nós? A verdade é que ainda não sabemos quase nada sobre o que existe fora do nosso planeta. Filmes e séries de ficção científica nos ajudam a pensar sobre como essas formas de vida podem ser, mas a única certeza que temos é: ainda existe muito terreno a ser percorrido pela incrível ciência da astrobiologia. Com a ajuda dessa área científica, podemos um dia finalmente responder a uma das perguntas mais filosóficas e antigas da humanidade: estamos sozinhos no universo?