Quem vive na Terra hoje pode estar destinado a encontrar a resposta a uma das mais antigas questões de interesse da humanidade: estamos sozinhos no universo?
Assim que um robô todo-o-terreno, travado no lado subaquático de um bloco de gelo em um dos lagos no Alasca, recebe um sinal do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, um holofote pisca nele. "Funcionou!" - exclama o engenheiro John Leicty, encolhido em uma barraca no gelo. Provavelmente, este evento não pode ser chamado de um grande passo em tecnologia, mas como o primeiro passo no caminho de explorar um satélite distante de outro planeta, ele servirá.
Mais de sete mil quilômetros ao sul do México, a geomicrobióloga Penelope Boston vagueia com água até os joelhos pela escuridão impenetrável de uma caverna. Como outros cientistas de seu grupo, Boston colocou um respirador potente e puxou uma lata de ar para não ser envenenada por sulfeto de hidrogênio e monóxido de carbono, que vazam para as grutas, e o fluxo subterrâneo que lava suas botas carrega ácido sulfúrico. De repente, um feixe de lanterna de Boston ilumina uma gota alongada de líquido translúcido espesso que escorre da parede de calcário poroso da caverna. "Não é lindo?" Ela exclama.
Talvez, em um lago ártico congelado e uma caverna tropical repleta de vapores tóxicos, seja possível encontrar pistas que ajudarão a responder a uma das questões mais intratáveis e antigas da Terra: há vida em Marte? (Bem, ou pelo menos em algum lugar fora de nosso planeta?) A vida de outros mundos, seja em nosso sistema solar ou perto de outras estrelas, pode muito bem se esconder sob o gelo que cobre oceanos inteiros, como na Europa, a lua de Júpiter, ou em um local hermeticamente fechado e cavernas cheias de gás, das quais provavelmente existem muitas em Marte. Se você aprender a identificar e identificar formas de vida que prosperam em condições semelhantes na Terra, será mais fácil encontrar algo semelhante fora dela.
É difícil dizer em que ponto a busca pela vida entre as estrelas passou da ficção científica para a ciência, mas um dos eventos principais foi o encontro de cientistas em novembro de 1961. Foi organizado por Frank Drake, um jovem radioastrônomo, interessado na ideia de encontrar ondas de rádio de origem alienígena.
"Naquela época", lembra Drake, agora com 84 anos, "a busca por inteligência extraterrestre [Search for Extraterrestrial Intelligence - SETI] era uma espécie de tabu." No entanto, com o apoio do diretor de seu laboratório, Frank reuniu vários astrônomos, químicos, biólogos e engenheiros para discutir os problemas com que a astrobiologia - a ciência da vida extraterrestre - está lidando hoje.
Drake queria que seus colegas o aconselhassem sobre como seria inteligente dedicar um tempo considerável do radiotelescópio para ouvir transmissões de rádio de alienígenas, e qual forma de encontrar vida extraterrestre poderia ser a mais promissora. Ele também estava interessado em quantas civilizações nossa galáxia, a Via Láctea, pode ter e, antes que os convidados chegassem, Frank escreveu uma equação no quadro-negro.
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Esta agora famosa equação de Drake determina o número de civilizações que podemos detectar, com base na taxa de formação de estrelas na Via Láctea, multiplicada pela fração de estrelas com planetas e, a seguir, pelo número médio de planetas com condições adequadas para a vida em um sistema estelar (os planetas devem ter o tamanho sobre o tamanho da Terra e estar na zona habitável de sua estrela), então - à parte dos planetas onde a vida poderia surgir, e à parte daqueles onde a inteligência poderia aparecer, e, finalmente, à parte daqueles onde as formas de vida inteligentes são capazes de alcançar tal nível de desenvolvimento para enviar sinais de rádio reconhecíveis, e pelo tempo médio durante o qual tais civilizações continuam a enviá-los ou mesmo existem.
Se essas sociedades tendem a se destruir na guerra nuclear apenas algumas décadas após a invenção do rádio, então seu número provavelmente será muito pequeno a qualquer momento.
A equação é ótima, exceto por uma inconsistência. Ninguém tinha nem mesmo uma vaga ideia do que todas essas frações e números eram iguais, exceto para a primeira variável, a taxa de formação de estrelas semelhantes ao sol. Todo o resto era pura suposição. Claro, se os cientistas em busca de vida no espaço fossem capazes de detectar um sinal de rádio extraterrestre, todas essas suposições perderiam o significado. Mas, na ausência de tal, os especialistas em todas as variáveis da equação de Drake tiveram que encontrar seus valores exatos - para descobrir com que freqüência as estrelas do tipo solar têm planetas. Bem, ou revele o segredo da origem da vida na Terra …
Passou um terço de século antes que mesmo os valores aproximados pudessem ser substituídos na equação. Em 1995, Michel Mayor e Didier Kelo, da Universidade de Genebra, descobriram o primeiro planeta em outro sistema estelar de classe solar. Este planeta - 51 Pegasi b, 50 anos-luz distante de nós, é uma enorme bola gasosa com cerca de metade do tamanho de Júpiter; sua órbita está tão próxima da estrela que dura apenas quatro dias por um ano, e a temperatura na superfície ultrapassa os mil graus Celsius.
Ninguém pensou que a vida pudesse surgir em tais condições infernais. Mas a descoberta de até mesmo um único exoplaneta já foi um grande sucesso. No início do ano seguinte, um grupo liderado por Jeffrey Marcy, então na Universidade de San Francisco e agora em Berkeley, encontrou um segundo exoplaneta e depois um terceiro, e a barragem estourou. Hoje os astrônomos conhecem quase dois mil dos mais diferentes exoplanetas - ambos maiores do que Júpiter e menores do que a Terra; vários milhares mais (a maioria foi descoberta com o telescópio espacial ultrassensível Kepler) estão esperando que a descoberta seja confirmada.
Nenhum dos planetas distantes é uma cópia exata da Terra, mas os cientistas não têm dúvidas de que isso será encontrado em um futuro próximo. Com base em dados de vários planetas maiores, os astrônomos estimaram que mais de um quinto das estrelas do tipo solar têm planetas semelhantes à Terra habitáveis. Há uma probabilidade estatística de que o mais próximo deles está a 12 anos-luz de distância - pelos padrões cósmicos, em uma rua próxima.
Isso é encorajador. No entanto, nos últimos anos, os caçadores mundiais habitados perceberam que não é necessário limitar suas buscas a estrelas semelhantes ao sol. “Quando eu estava na escola”, lembra David Charbonneau, um astrônomo de Harvard, “nos disseram que a Terra gira em torno da estrela média mais comum. Mas não é assim. Na verdade, 70 a 80 por cento das estrelas da Via Láctea são corpos pequenos, relativamente frios, esmaecidos e avermelhados - anãs vermelhas e marrons.
Se um planeta terrestre girasse em torno de tal anão na distância correta (mais perto da estrela do que da Terra, para não congelar), as condições para o surgimento e desenvolvimento da vida poderiam se desenvolver nele. Além disso, um planeta não precisa ter o tamanho da Terra para ser habitável. "Se você está interessado na minha opinião", diz Dimitar Sasselov, outro astrônomo de Harvard, "então qualquer massa entre uma e cinco Terras é ideal." Parece que a variedade de sistemas estelares habitáveis é muito mais rica do que Frank Drake e seus participantes da conferência poderiam ter presumido em 1961.
E não é tudo: acontece que a diferença de temperatura e a variedade de ambientes químicos em que os organismos extremófilos (literalmente, “amantes de condições extremas”) podem prosperar também são maiores do que se poderia imaginar meio século atrás. Na década de 1970, oceanógrafos, incluindo Robert Ballard, patrocinado pela National Geographic Society, descobriram fontes super-quentes no fundo do oceano - fumantes negros, perto das quais existem ricas comunidades bacterianas.
Micróbios que se alimentam de sulfeto de hidrogênio e outros compostos químicos, por sua vez, servem como alimento para organismos mais complexos. Além disso, os cientistas encontraram formas de vida que prosperam em gêiseres na terra, em lagos gelados escondidos sob uma camada de gelo da Antártica com centenas de metros de espessura, em condições de alta acidez, alcalinidade ou radioatividade, em cristais de sal e até mesmo em micro-rachaduras nas entranhas da Terra. … "Em nosso planeta, esses são habitantes de nichos estreitos", diz Lisa Kaltenegger, que trabalha meio período em Harvard e no Instituto Astronômico Max Planck em Heidelberg, Alemanha. "No entanto, é fácil imaginar que em outros planetas, eles podem prevalecer."
O único fator, sem o qual, segundo os biólogos, a vida como a conhecemos não pode existir, é a água líquida - um poderoso solvente que pode levar nutrientes a todas as partes do corpo. Quanto ao nosso sistema solar, após a expedição da estação interplanetária Mariner 9 a Marte em 1971, sabemos que era uma vez correntes de água fluindo ao longo da superfície do planeta vermelho. Talvez ali também existisse vida, pelo menos microrganismos - e é possível que alguns deles sobrevivessem em meio líquido sob a superfície do planeta.
Na superfície de gelo relativamente jovem de Europa, a lua de Júpiter, rachaduras são visíveis, indicando que o oceano está ondulando sob o gelo. A uma distância de cerca de 800 milhões de quilômetros do Sol, a água deve congelar, mas em Europa, sob a influência de Júpiter e vários de seus outros satélites, fenômenos de marés ocorrem constantemente, devido aos quais o calor é liberado e a água sob a camada de gelo permanece líquida. Em teoria, a vida também pode existir lá.
Em 2005, a sonda interplanetária Cassini da NASA descobriu gêiseres de água na superfície de Enceladus, outra lua de Júpiter; pesquisa da Cassini em abril deste ano confirmou a presença de fontes de água subterrâneas nesta lua. No entanto, os cientistas ainda não sabem quanta água está escondida pela camada de gelo de Enceladus, nem por quanto tempo a água permanece em estado líquido para servir de berço à vida. Titã, a maior lua de Saturno, tem rios e lagos e chove. Mas isso não é água, mas hidrocarbonetos líquidos como metano e etano. Talvez haja vida ali, mas é muito difícil imaginar o que é.
Marte é muito mais parecido com a Terra e muito mais próximo dela do que todos esses satélites distantes. E de cada novo veículo de descida, esperamos notícias da descoberta de vida ali. E agora o rover Curiosity da NASA está explorando a cratera Gale, onde bilhões de anos atrás havia um enorme lago, condições nas quais, a julgar pela composição química dos sedimentos, eram favoráveis à existência de micróbios.
É claro que uma caverna no México não é Marte e um lago no norte do Alasca não é a Europa. Mas foi a busca por vida extraterrestre que levou o astrobiólogo da NASA Kevin Hand e membros de sua equipe, incluindo John Lakety, ao Lago Sukok, no Alasca. E é por isso que Penelope Boston e seus colegas escalam repetidamente a venenosa Cueva de Villa Luz, nos arredores da cidade mexicana de Tapihulapa.
O astrobiólogo Kevin Hand se prepara para lançar um robô sob o gelo do Lago Sukok, no Alasca.
E ali, e ali, os cientistas estão testando novas tecnologias para encontrar vida em condições que são pelo menos parcialmente semelhantes àquelas em que as sondas espaciais podem se encontrar. Em particular, procuram "vestígios de vida" - sinais geológicos ou químicos que indicam a sua presença, agora ou no passado.
Pegue uma caverna mexicana, por exemplo. Orbitadores obtiveram informações de que existem cavidades em Marte. E se microorganismos sobrevivessem lá, depois que o planeta perdeu sua atmosfera e água na superfície há cerca de três bilhões de anos? Os habitantes das cavernas marcianas teriam que encontrar uma fonte de energia diferente da luz solar, assim como a gota de lodo que encantou Boston. Os cientistas se referem a essas estrias nada atraentes como snotites, por analogia com as estalactites. [Em russo, este termo pode soar como "arrogante". - Aproximadamente. tradutor.] Existem milhares deles na caverna, de um centímetro a meio metro de comprimento, e eles parecem pouco atraentes. Na verdade, este é um biofilme - uma comunidade de micróbios que forma uma bolha viscosa e viscosa.
“Os microrganismos que criam os espinhos são quimiotróficos”, explica Boston. "Eles oxidam sulfeto de hidrogênio, a única fonte de energia disponível para eles, e liberam esse muco." Snotites são apenas uma das comunidades locais de microorganismos. Boston, um pesquisador do Instituto de Mineração e Tecnologia do Novo México e do National Caves and Karst Research Institute, diz: “Há cerca de uma dúzia dessas comunidades na caverna. Cada um tem uma aparência muito distinta. Cada um é construído em um sistema nutricional diferente. " Uma dessas comunidades é especialmente interessante: não forma gotas ou bolhas, mas cobre as paredes da caverna com padrões de manchas e linhas, semelhantes a hieróglifos.
Os astrobiólogos chamam esses padrões de biovermos, da palavra "vermículo" - um ornamento feito de cachos. Acontece que esses padrões "atraem" não apenas microrganismos que vivem nas cavernas. “Faixas como essas aparecem em uma grande variedade de lugares onde a nutrição é escassa”, diz Keith Schubert, engenheiro e especialista em sistemas de imagem da Universidade Baylor que viajou para Cueva de Villa Luz para instalar câmeras para monitoramento de longo prazo na caverna. … - As raízes da grama e das árvores também criam biovermes em regiões áridas; o mesmo acontece quando os solos desérticos se formam sob a influência de comunidades bacterianas, assim como de líquenes."
Hoje, os vestígios de vida que os astrobiólogos procuram são principalmente gases, como o oxigênio, que os organismos vivos emitem na Terra. No entanto, as comunidades de oxigênio podem ser apenas uma das muitas formas de vida. “Para mim”, diz Penelope Boston, “os biovermos são interessantes porque, apesar de sua escala e natureza de manifestação diferentes, esses padrões são muito semelhantes em todos os lugares.”
Boston e Schubert acreditam que o surgimento de biovermes, condicionado por regras simples de desenvolvimento e pela luta por recursos, pode servir como um indicador da vida característica de todo o Universo. Além disso, os biovermes persistem mesmo após a morte das próprias comunidades microbianas. "Se o rover encontrar algo assim nas abóbadas de uma caverna marciana", disse Schubert, "é imediatamente claro onde focar."
Cientistas e engenheiros trêmulos trabalham no Lago Sukok com um propósito semelhante. Uma das áreas pesquisadas do lago está localizada próxima a um acampamento de três pequenas barracas, que eles apelidaram de "NASAville", a outra - com uma única barraca - está localizada a cerca de um quilômetro de distância. Uma vez que as bolhas de metano liberadas no fundo do lago perturbam a água, polynyas são formados nela, e para ir de um acampamento a outro de snowmobile, você tem que fazer uma rota tortuosa - caso contrário, você não vai cair no gelo por muito tempo.
Foi graças ao metano em 2009 que os cientistas chamaram a atenção pela primeira vez para Sukok e outros lagos próximos no Alasca. Esse gás é liberado por bactérias formadoras de metano, decompondo matéria orgânica e, portanto, serve como um dos sinais de vida que os astrobiólogos podem detectar. No entanto, o metano é liberado, por exemplo, durante erupções vulcânicas, formado naturalmente na atmosfera de planetas gigantes como Júpiter, bem como na atmosfera da lua de Saturno, Titã. Portanto, é importante para os cientistas distinguir o metano de fontes biológicas do metano de fontes não biológicas. Se o objeto de pesquisa for a Europa coberta de gelo, como a de Kevin Hand, o lago Sukok está longe de ser o pior lugar para se preparar.
Hand, detentor do National Geographic Grant for Young Explorers, favorece a Europa em vez de Marte por uma razão. “Suponha”, diz ele, “que vamos a Marte e encontramos organismos vivos sob sua superfície, e eles têm DNA, como na Terra. Isso pode significar que o DNA é uma molécula universal da vida, e isso é muito provável. Mas também pode significar que a vida na Terra e em Marte tem uma origem comum."
É sabido com certeza que fragmentos de rocha expulsos da superfície de Marte por impactos de asteróides alcançaram a Terra e caíram na forma de meteoritos. Provavelmente, e fragmentos de rochas terrestres alcançaram Marte. Se houvesse microorganismos vivos dentro desses errantes espaciais que pudessem sobreviver à jornada, eles dariam à luz a vida no planeta onde "pousaram". "Se descobrirmos que a vida marciana é baseada no DNA", diz Hand, "será difícil para nós determinar se ela surgiu independentemente da Terra." Aqui, a Europa está localizada muito mais longe de nós. Se a vida for encontrada lá, ela indicará sua origem independente - até mesmo com DNA.
A Europa sem dúvida tem condições de vida: muita água e pode haver fontes termais no fundo do oceano que podem fornecer micronutrientes. Às vezes, caem cometas na Europa, que contêm matéria orgânica, que também contribui para o desenvolvimento da vida. Portanto, a ideia de uma expedição a esta lua de Júpiter parece muito atraente.
Sob a camada de gelo rachada da Europa, que vemos nesta imagem da espaçonave Galileo, existe um oceano onde todas as condições necessárias para a vida podem ser encontradas.
Infelizmente, o lançamento da espaçonave, que o Conselho Nacional de Pesquisa dos Estados Unidos estimou em US $ 4,7 bilhões, foi considerado, embora cientificamente justificado, muito caro. Uma equipe do Jet Propulsion Laboratory, liderada por Robert Pappalardo, voltou aos planos e desenvolveu um novo projeto: o Europa Clipper orbitaria Júpiter ao invés da Europa, o que usaria menos combustível e economizaria; ao mesmo tempo, ele se aproximará da Europa 45 vezes para que os cientistas possam ver sua superfície e determinar a composição química da atmosfera e, indiretamente, do oceano.
Pappalardo disse que o novo projeto custará menos de US $ 2 bilhões. “Se essa ideia for aprovada”, diz ele, “poderemos lançar no início ou meados da década de 2020”. O veículo de lançamento Atlas V ajudará a chegar à Europa em seis anos, e se o novo sistema de lançamento que a NASA está desenvolvendo atualmente estiver envolvido, levará apenas 2,7 anos.
No Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, os cientistas estão examinando uma sonda semelhante ao que em breve será capaz de penetrar sob o gelo da lua de Júpiter, Europa.
Provavelmente, Clipper não conseguirá encontrar vida em Europa, mas coletará dados para justificar a próxima expedição, já um veículo de descida, que pegará amostras de gelo e estudará sua composição química, como fizeram os rovers. Além disso, o Clipper identificará os melhores locais de pouso. O próximo passo após a sonda - enviar uma sonda a Europa para estudar o oceano - pode ser muito mais difícil: tudo dependerá da espessura da camada de gelo. Os cientistas também oferecem uma alternativa: explorar o lago, que pode estar próximo à superfície do gelo. “Quando nosso submersível finalmente nascer”, diz Hand, “será o Homo sapiens em comparação com o Australopithecus que estamos testando no Alasca”.
O dispositivo, que está sendo testado no Lago Sukok, rasteja ao longo da parte inferior de um bloco de gelo de 30 centímetros, aconchegando-se nele, e seus sensores medem os níveis de temperatura, salinidade e acidez e outros parâmetros da água. No entanto, ele não está procurando organismos vivos diretamente - esta é a tarefa dos cientistas que trabalham do outro lado do lago. Um deles é John Priscu, da Universidade de Montana, que no ano passado descobriu bactérias vivas no Lago Willians, 800 metros abaixo do manto de gelo oeste da Antártica. Junto com a geobióloga Alison Murray, do Institute for Desert Research em Reno, Nevada, Prisu está descobrindo como devem ser as condições da água fria para sustentar a vida e quem mora lá.
Por mais útil que seja o estudo dos extremófilos para a compreensão da natureza da vida fora de nosso planeta, ele fornece apenas pistas terrenas para desvendar mistérios extraterrestres. Porém, em breve teremos outras maneiras de encontrar as variáveis que faltam na equação de Drake: a NASA planejou para 2017 o início do telescópio - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, ou um satélite para estudar exoplanetas que passam, ou seja, aqueles que passam contra o fundo do disco de sua estrela). O TESS não irá apenas procurar planetas próximos às estrelas mais próximas de nós, mas também identificar traços de gases em sua atmosfera, indicando a presença de vida. Embora o velho Hubble tenha permitido a descoberta de nuvens na super-terra - GJ 1214b.
No entanto, o fascínio pela busca por traços de vida e extremófilos implica que em todos os planetas as moléculas dos seres vivos contêm carbono e a água serve como solvente. Isso é perfeitamente aceitável, uma vez que carbono e água são abundantes em toda a nossa galáxia. Além disso, simplesmente não sabemos que sinais procurar por vida sem carbono. “Se partirmos dessas premissas em nossa busca, podemos não encontrar absolutamente nada”, diz Dimitar Sasselov. "Você precisa imaginar pelo menos algumas das alternativas possíveis e entender o que mais você precisa prestar atenção ao estudar a atmosfera alienígena." Imagine, por exemplo, em vez do ciclo do carbono que prevalece na Terra, o ciclo do enxofre …
Entre esses projetos semi-fantásticos, a ideia com a qual a astrobiologia começou há meio século está completamente perdida. Frank Drake, embora oficialmente aposentado, continua em busca de sinais extraterrestres - uma busca que, se tiver sucesso, irá ofuscar todo o resto. Apesar do fato de que o financiamento para SETI quase parou, Drake está cheio de entusiasmo por um novo projeto - para procurar flashes de luz emitidos por civilizações extraterrestres em vez de sinais de rádio. “Precisamos tentar todas as opções”, diz ele, “já que não temos ideia do que e como os alienígenas estão realmente fazendo”.
National Geographic julho de 2014
