Aastrobiologia[2], também conhecida comoexobiologia oubioastronomia, é umaciência interdisciplinar que estuda aorigem,evolução, distribuição e o futuro davida na Terra e onde mais possa existir noUniverso.[3][4] O conhecimento da vida na Terra é o ponto de partida para se investigar a possibilidade de vida extraterrestre - que implicaria na existência debiosferas extraterrestres: para tanto, é necessário reunir conhecimentos amplos e integrados dequímica,biologia,astronomia /astrofísica,geologia,tecnologia espacial e outras ciências correlatas.[5]
A natureza interdisciplinar da astrobiologia e as perspectivas cósmicas e evolutivas engendradas por ela podem resultar em uma série de benefícios aqui na Terra, contribuindo em diversas áreas da ciência e do desenvolvimento tecnológico, bem como para o desenvolvimento social.[11][12]
OAstRoMap, o Roteiro para a Astrobiologia Européia, daAgência Espacial Europeia, de 2016, identificou cinco tópicos de pesquisa principais e especifica vários objetivos científicos importantes para cada um.[13] São eles: (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, e (5)bioassinaturas como facilitadores da detecção de vida.
Já aEstratégia para a Astrobiologia daNASA, de 2015, elencou seis tópicos principais que complementam perfeitamente a lista de prioridades acima, reforçando os tópicos de comum interesse astrobiológico:[14] (1) identificação das fontes abióticas de compostos orgânicos, (2) síntese e função das macromoléculas na origem da vida, (3) início da vida terrestre e sua crescente complexidade, (4) coevolução da vida e do ambiente físico, (5) identificar, explorar e caracterizar ambientes propícios à habitabilidade e potenciais bioassinaturas, e, por fim (6) a construção de mundos habitáveis.
A astrobiologia está bem estabelecida, com elevado grau de institucionalização, que inclui desde laboratórios e departamentos dedicados ao tema em diversas Universidades e centros de pesquisa científica pelo mundo, até mesmo institutos inteiros, como o NASA Astrobiology Institute (NAI),[15] nos EUA, oSpanish Astrobiology Center (CAB) e oJapan AstroBiology Consortium (JABC).
Para além de institutos de pesquisa, também existem diversas Sociedades Científicas ligadas à astrobiologia, como a Astrobiology Society of America[16], a Astrobiology Society of Britain[17], entre outras. Aastrobiologia no Brasil é representada pelaSociedade Brasileira de Astrobiologia.[18]
Os trabalhos produzidos nesta área podem, hoje, além de ser publicados em diversos periódicos indexados de cada especialidade científica - por exemplo, de química, biologia, bioquímica, microbiologia, geoquímica, astrofísica - também dispõem de alguns periódicos integralmente dedicados à astrobiologia, como oInternational Journal of Astrobiology e aAstrobiology.
Muitas das pesquisas astrobiológicas relacionadas à astronomia se enquadram na categoria de detecção e análise deexoplanetas, com a hipótese de que, se a vida surgiu naTerra, ela também poderia surgir em outros planetas com características semelhantes. Para esse fim, diversos instrumentos projetados para detectar exoplanetas têm sido concebidos desde a década de 1990, como as missões espaciasCoRoT (lançada em 2006 pelaagência espacial francesa) e as missõesKepler eTESS (lançadas em 2009 e 2018, respectivamente, pela NASA).[19][20] Existem também diversos instrumentos e telescópios na Terra dedicados à detecção de exoplanetas como o levantamento CARMENES,[21]o espectrógrafoHARPS e o telescópioTRAPPIST.
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 estudadaespectroscopicamente. 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 sua habitabilidade, a probabilidade de existência de vida naquele planeta, que tipo de vida seria com base naquela que conhecemos na Terra e quaisbioassinaturas seriam esperadas dadas às condições ambientais identificadas.
Na busca por sinais de vida extraterrestre, uma das questões mais comuns que surgem é o paradoxo entre a alta probabilidade de existirem outras civilizações além da Terra - dada a grande escala do universo - com a ausência de evidências de que essas civilizações existam. Historicamente, essa contradição foi explorada e ficou conhecida como oParadoxo de Fermi, em homenagem ao físico Enrico Fermi.
Em 1961, alguns anos após o Paradoxo ter sido enunciado,Frank Drake desenvolveu a equação de Drake, que fornece uma estimativa para o número de planetas comvida extraterrestre inteligente capaz de se comunicar através de ondas eletromagnéticas. A equação foi apresentada pela primeira vez durante a primeira reunião científica para discussão do projeto SETI, ocorrida no Observatório de Green Bank,[22] nos Estados Unidos. No entanto, algumas aplicações da fórmula foram tomadas literalmente e relacionadas a argumentos simplistas oupseudocientíficos.[23].
Essencialmente, a equação 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:[24]
Onde:
N = O número de civilizações comunicativas
R* = A taxa de formação de estrelas adequadas (estrelas como o nossoSol)
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 ela possa produzir resultados minimamente confiáveis em um futuro próximo. O problema com a fórmula é que ela não é usada para gerar ou apoiar hipóteses porque contém fatores que atualmente não podem ser verificados. O primeiro termo,R*, taxa de formação de estrelas como o Sol, é geralmente restrito a algumas ordens de magnitude. O segundo e terceiro termos,fp, fração de estrelas com planetas ene, número de planetas com tamanho da Terra, estão sendo avaliados para a vizinhança do Sol.
Outra área de pesquisa ativa em astrobiologia é a formação desistemas planetários. Foi sugerido que as peculiaridades doSistema Solar (por exemplo, a presença deJúpiter como escudo protetor)[25] podem ter aumentado muito a probabilidade de surgimento de vida inteligente em nosso planeta.[26][27]
Abiologia é a ciência que estuda avida. A descoberta deextremófilos, 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 depanspermia, a contaminação direta devido a empreendimentos de exploração humana, colonização planetária por humanos e a exploração de vida extraterrestre extinta e existente.[28]
Até a década de 1970, pensava-se que a vida dependia inteiramente da energia doSol. No entanto, em 1977, durante um mergulho exploratório naFenda de Galápagos no submersível de exploração de alto marAlvin, os cientistas descobriram colônias devermes tubulares gigantes,mariscos,crustáceos,mexilhões e outras criaturas variadas agrupadas em torno de feições vulcânicas submarinas conhecidas comofumarolas negras.[29] Essas criaturas prosperam apesar de não terem acesso à luz solar, e logo foi descoberto que elas compreendem umecossistema totalmente independente. 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 dourânio.[30] Essaquimiossíntese revolucionou o estudo da biologia e da astrobiologia, revelando que a vida não precisa depender do sol; ela só requer água e um gradiente de energia para existir.
Biólogos descobriramextremófilos 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.[31][32] Isso abriu uma nova avenida na astrobiologia ao expandir maciçamente o número de possíveis habitats extraterrestres. A caracterização de organismos extremófilos, os ecossistemas em que prosperam e seus caminhos evolutivos, é considerada um componente crucial para a compreensão de como a vida pode evoluir em outras partes douniverso. Por exemplo, alguns organismos capazes de resistir à exposição ao vácuo e à radiação doespaço sideral incluem o fungo líquenRhizocarpon geographicum eXanthoria elegans,[33] a bactériaBacillus safensis,[34]Deinococcus radiodurans,[34]Bacillus subtilis,[34] leveduraSaccharomyces cerevisiae,[34] sementes deArabidopsis thaliana ('agrião-orelha-de-rato'),[34] bem como o animal invertebradoTardígrado.[34] 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 deproteínas de proteção deDNA podem fornecer respostas sobre se a vida pode sobreviver longe da proteção da atmosfera terrestre.[35]
A origem da vida, conhecida comoabiogênese, distinta daevolução da vida, é outro campo de pesquisa em andamento.Aleksandr Oparin eJ. B. S. Haldane postularam que as condições na Terra primitiva eram propícias à formação decompostos orgânicos a partir deelementos inorgânicos e, portanto, à formação de muitos dos produtos químicos comuns a todas as formas de vida que vemos hoje. O estudo desse processo, que se mescla bastante com aquímica prebiótica, avançou, mas ainda não está claro como a vida poderia ter surgido na Terra.
Existem dois conceitos possíveis para astroecologia:
Um deles diz respeito às interações da vida com ambientes e recursos espaciais, emplanetas,asteroides,cometas[43] eluas. Investigações experimentais sugerem que os materiais condritos marcianos e carbonáceos podem suportar culturas debactérias,algas eplantas (aspargos,batata), com alta fertilidade do solo.[43][44]
Este primeiro conceito pode ser considerado mais restrito, enquanto a segunda definição para astroecologia indica que ela é um ramo científico que combinaecologia e astrobiologia. Essa definição surge em um contexto de aplicar conceitos daecologia espacial em hipóteses astrobiológicas,[45] porém todos os níveis de organização da ecologia podem ser aplicados em estudos astrobiológicos[46]. Nesse sentido, a astroecologia estabelece conexões entre a ecologia terrestre e a astrobiologia, explorando como os conhecimentos ecológicos adquiridos em nosso planeta podem ser extrapolados para o espaço e como a astrobiologia pode avançar ao levar a ecologia em consideração. Além disso, concatena várias áreas, já que a interdisciplinaridade é inerente à ela. É o caso da Química e da Geologia, duas áreas primordiais para o entendimento da ecologia terrestre e, por isso, estendíveis à astroecologia.
Aquímica estuda a composição, estrutura, propriedades da matéria, as mudanças sofridas por ela durante as reações químicas e a sua relação com a energia, sendo base para a existência da vida. Apoeira cósmica que permeia o universo contém compostos orgânicos complexos ("sólidos orgânicos amorfos com uma estruturaaromática-alifática mista") que podem ser criados natural e rapidamente pelasestrelas.[47][48][49] 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".[47]
Geologia é a ciência que estuda os processos que ocorrem no interior do globo terrestre e na sua superfície. É uma ciência relativamente nova, surgida no século XVIII, que estuda aTerra como um todo, sua origem, composição, estrutura e história, bem como os processos que deram origem ao seu estado atual e os que governam as transformações que ocorrem no presente. Estuda também a vida que sobre ela existiu e que se encontra registrada nosfósseis, que são restos ou vestígios de animais e plantas preservados nasrochas[53][54].
Com o auxílio de imagens e dados coletados pormissões espaciais, osgeólogos podem analisar as estruturas geológicas desses corpos celestes, comovulcões,crateras de impacto,montanhas erios secos. Ao comparar esses recursos com os encontrados na Terra, podem inferir sobre os processos geológicos e as condições ambientais que moldaram esses mundos distantes.
Embora os astrogeólogos estejam interessados em estudar todos os aspectos de um determnado corpo celeste, um foco significativo deste campo de pesquisa é a busca de evidências de vida passada ou presente em outros mundos. E, neste contexto, o conhecimento fornecido pelaGeologia se une aos interesses das pesquisas em Astrobiologia ao integrar esforços para investigar a possibilidade de vida em outros planetas, compreender melhor a formação e a evolução dos sistemas planetários, identificar os ambientes, processos e condições que podem ter sido ou são propícios à vida[56].
Oregistro fóssil fornece a evidência mais antiga conhecida de vida na Terra.[57] 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, comoPilbara, naAustrália Ocidental, e osVales secos de McMurdo daAntártica, são considerados ambientes geológicos análogos às regiões deMarte e, como tal, podem fornecer pistas sobre a possibilidade devida passada em Marte.
Os astrogeólogos utilizam análogos terrestres para identificar os locais ideais para coleta de amostras e estabelecer os instrumentos necessários para realizar análises geológicas. A compreensão dos ambientes deposicionais, a seleção adequada de ferramentas e a identificação precisa dos locais de amostragem são cruciais para garantir que as missões sejam eficazes na coleta de dados relevantes para a Astrobiologia[58].
O interesse daNASA em exobiologia começou com o desenvolvimento doPrograma 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.[3][59] Em 1971, a NASA financiou a busca por inteligência extraterrestre (SETI) para pesquisar frequências de rádio do espectro eletromagnético paracomunicações interestelares transmitidas por vida extraterrestre fora doSistema Solar. Asmissões Viking da NASA aMarte, lançadas em 1976, incluíramtrês experimentos de biologia projetados para procurarmetabolismo devida em Marte.
A busca sistemática por uma possível vida fora daTerra é um esforço científico multidisciplinar válido.[60] 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.
Os muitos estudos científicos daorigem da vida, ocasionalmente também denominadosevolução química, constituem um ramo pluridisciplinar daciência, que envolve, além daQuímica e daBiologia, conhecimentos deFísica,Astronomia eGeologia. Seu objeto de interesse são os processos que teriam permitido aoselementos químicos que compõem osorganismos atingirem o grau de organização estrutural e funcional que caracteriza amatéria viva. O fato de que estes processos requerem condições determinadas, que só podem ocorrer em locais específicos do universo, conecta o estudo da origem da vida àAstrobiologia.
Os modelos propostos para a origem da vida são tentativas de recriar a história desta evolução e é importante destacar que não existe, na maioria das etapas deste processo, nenhum consenso entre os cientistas. Embora os mecanismos exatos da origem da vida ainda estejam sendo investigados, é um consenso entre os cientistas que a vida surgiu a partir de matéria inanimada, um processo conhecido comoabiogênese. É uma situação inteiramente distinta daevoluçãobiológica onde o modelo evolucionistadarwiniano encontra-se bem estabelecido há mais de um século.
Ao procurar vida em outros planetas como aTerra, 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 naquímica do carbono, assim como todas as formas de vida na Terra.[61] O carbono é bem conhecido pela variedade incomum demoléculas que podem ser formadas ao seu redor. O carbono é oquarto elemento mais abundante nouniverso 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 aosurgimento de vida.[62][63] Alguns pesquisadores postulam ambientes de misturas deágua-amônia como possíveis solventes paratipos hipotéticos de bioquímica.[64]
Uma terceira suposição é se concentrar em planetas orbitandoestrelas semelhantes aoSol para aumentar as probabilidades dehabitabilidade planetária.[65] Estrelas muito grandes têm vidas relativamente curtas, o que significa que a vida pode não ter tempo de emergir nosplanetas 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.[66] A longa vida dasanãs vermelhas pode permitir o desenvolvimento de ambientes habitáveis em planetas com atmosferas densas. Isso é significativo, pois as anãs vermelhas são extremamente comuns. (VejaHabitabilidade 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.
Em 17 de março de 2013, os pesquisadores relataram que asformas de vida microbiana prosperam naFossa das Marianas, o local mais profundo daTerra.[67][68] 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 dosEstados Unidos.[67][69] 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".[67] Evidências depercloratos foram encontradas em todo oSistema Solar e, especificamente, emMarte. AKennda Lynch descobriu a primeira instância conhecida de percloratos e micróbios redutores de percloratos em um paleolago emPilot Valley, Utah.[70][71] Essas descobertas expandem a habitabilidade potencial de certos nichos de outros planetas.
O estudo dosextremófilos é útil para compreender a possível origem davida na Terra, bem como para encontrar os candidatos mais prováveis para a futura colonização de outrosplanetas. O objetivo é detectar aqueles organismos que são capazes de sobreviver às condições deviagens 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 naTerra. 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 àvida extraterrestre.[72]
A espécie termofílicaG. thermantarcticus é um bom exemplo demicroorganismo 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 seuDNA, membrana e proteínas em diferentes condições extremas (dessecação, temperaturas até -196 °C, radiaçãoUVC 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 baciaCuatro Ciénegas emCoahuila,México, pudesse servir como um "parque astrobiológicoPré-Cambriano" devido à semelhança de alguns de seus ecossistemas com um período anterior na história da Terra, quando a vida multicelular começou a dominar.[73]
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 dapanspermia poderia ser possível.[74]
Yamato 000593, osegundo 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 poratividade biótica, de acordo com alguns cientistas daNASA.[81][82][83]
As pessoas há muito especulam sobre a possibilidade de vida em outros ambientes que não aTerra; no entanto, as especulações sobre a natureza da vida em outros lugares frequentemente dão pouca atenção às restrições impostas pela natureza da bioquímica.[88] A probabilidade de que a vida em todo ouniverso seja provavelmente baseada no carbono é sugerida pelo fato de que o carbono é um dos mais abundantes dos elementos superiores. Apenas dois elementos, 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 noSistema Solar poderia ocorrer foi historicamente limitada pelo entendimento de que a vida depende, em última análise, da luz e do calor doSol e, portanto, está restrita às superfícies dosplanetas.[88] Os quatro candidatos mais prováveis para a vida no Sistema Solar são o planetaMarte, alua deJúpiterEuropa e asluas deSaturnoTitã[89][90][91][92][93] eEncélado.[42][94]
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 deágua em sua superfície,[95][96] sendo a água considerada um precursor essencial para o desenvolvimento de vida baseada em carbono.[97] As missões projetadas especificamente para pesquisar a vida atual em Marte foram o programa Viking e a sondaBeagle 2. Os resultados do Viking foram inconclusivos,[98] e oBeagle 2 falhou minutos após o pouso.[99] Uma missão futura com um papel forte na astrobiologia teria sido oJupiter Icy Moons Orbiter, projetado para estudar asluas congeladas deJúpiter, algumas das quais podem ter água líquida, se não tivesse sido cancelado. No final de 2008, asondaPhoenix sondou o ambiente em busca dahabitabilidade planetária passada e presente da vida microbiana em Marte e pesquisou a história da água lá.
Em novembro de 2011, a NASA lançou a missãoMars Science Laboratory carregando oroverCuriosity, que pousou em Marte nacratera Gale em agosto de 2012.[100][101][102] O roverCuriosity 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 doCuriosity estudandoAeolis Palus, a cratera Gale continha um antigo lago de água doce que poderia ter sido um ambiente hospitaleiro para a vida microbiana.[103][104]
AAgência Espacial Europeia está atualmente colaborando com aAgência Espacial Federal Russa (Roscosmos) e desenvolvendo o rover astrobiológicoExoMars, que estava programado para ser lançado em julho de 2020, mas foi adiado para 2022.[105] Enquanto isso, a NASA lançou o rover astrobiológicoMars 2020 e o sample cacher para um retorno posterior à Terra.
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 comosolvente nas células.[97] 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.[106][107] Nas baixas temperaturas e baixa pressão de Marte, a água líquida provavelmente é altamente salina.[108] Quanto Encélado e Europa, grandes oceanos globais de água líquida existem sob as crostas externas geladas dessas luas.[37][89][90] Essa água pode ser aquecida a um estado líquido por aberturas vulcânicas no fundo do oceano, mas a fonte primária de calor é provavelmente oaquecimento de marés.[109] Em 11 de dezembro de 2013, aNASA relatou a detecção de "minerais semelhantes a argila" (especificamente,filossilicatos), muitas vezes associados amateriais orgânicos, na crosta gelada de Europa.[110] A presença dos minerais pode ter sido resultado de uma colisão com umasteroide oucometa, segundo os cientistas.[110] Além disso, em 27 de junho de 2018, astrônomos relataram a detecção de compostosorgânicos macromoleculares complexos em Encélado[111] 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".[42][94]
Outro corpo planetário que poderia sustentarvida extraterrestre é a maior lua de Saturno, Titã.[93] Titã foi descrito como tendo condições semelhantes às da Terra primitiva.[112] Em sua superfície, os cientistas descobriram os primeiros lagos líquidos fora da Terra, mas esses lagos parecem ser compostos deetano e/oumetano, não de água.[113] Alguns cientistas acreditam ser possível que esseshidrocarbonetos líquidos possam ocupar o lugar da água emcélulas vivas diferentes das da Terra.[114][115] Depois que os dados da sondaCassini foram estudados, foi relatado em março de 2008 que Titã também pode ter um oceano subterrâneo composto deágua líquida eamônia.[116]
Afosfina foi detectada na atmosfera do planetaVênus. Não há processos abióticos conhecidos no planeta que possam causar sua presença.[117] Dado que Vênus tem a temperatura superficial mais quente de qualquer planeta do Sistema Solar, avida em Vênus, se existe, é provavelmente limitada amicroorganismos extremófilos que flutuam na alta atmosfera do planeta, onde as condições são quase semelhantes às da Terra.[118]
Medir a proporção dos níveis dehidrogênio e metano em Marte pode ajudar a determinar a probabilidade devida em Marte.[119][120] De acordo com os cientistas, "... baixas proporções de H2/CH4 (menos de aproximadamente 40) indicam que a vida provavelmente está presente e ativa".[119] Outros cientistas relataram recentemente métodos de detecção de hidrogênio e metano ematmosferas extraterrestres.[121][122]
Em 2004, a assinatura espectral dometano (CH4) foi detectado na atmosfera marciana por ambos os telescópios baseados naTerra e também pelo orbitadorMars Express. Por causa daradiação solar e daradiação 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.[124][125] Em 7 de junho de 2018, aNASA anunciou uma variação sazonal cíclica nometano atmosférico, que pode ser produzido por fontes geológicas ou biológicas.[126][127][128] OExoMars Trace Gas Orbiter europeu está atualmente medindo e mapeando o metano atmosférico.
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 amensagem de Arecibo e abordagens computacionais para detectar e decifrar a comunicação em linguagem "natural". O programaSETI, por exemplo, usaradiotelescópios etelescópios ópticos para procurar sinais deliberados de umainteligência extraterrestre.
Enquanto alguns cientistas de alto nível, comoCarl Sagan, defendem a transmissão de mensagens,[129][130] o cientistaStephen Hawking alertou contra isso, sugerindo que os alienígenas podem simplesmente invadir aTerra em busca de seus recursos e depois seguir em frente.[131]
É possível que algunsexoplanetas tenham luas com superfícies sólidas ou oceanos líquidos que sejam hospitaleiros. A maioria dos planetas até agora descobertos fora doSistema Solar sãogigantes 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 aTerra, 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, amissãoKepler daNASA 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 aestrela e asonda espacial. O progresso naastronomia infravermelha e naastronomia submilimétrica revelou os constituintes de outrossistemas estelares.
Ahipótese da Terra Rara postula que as formas de vida multicelulares encontradas naTerra podem realmente ser mais raras do que os cientistas supõem. De acordo com essa hipótese, avida 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 doplaneta,atmosfera, etc.); e a chance de todas essas circunstâncias se repetirem em outro lugar pode ser rara. Ele fornece uma possível resposta aoparadoxo de Fermi, que sugere: "Se os alienígenas extraterrestres são comuns, por que não são óbvios?" Aparentemente, está em oposição aoprincípio da mediocridade, assumido pelos famosos astrônomosFrank 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.
De acordo com a pesquisa publicada em agosto de 2015, galáxias muito grandes podem ser mais favoráveis à criação e ao desenvolvimento deplanetas habitáveis do quegaláxias menores como aVia Láctea.[132] No entanto, a Terra é o único lugar no universo que os humanos conhecem que pode abrigar vida.[133][134] Estimativas dezonas habitáveis em torno de outras estrelas,[135][136] às vezes referidas como "Zona de Goldilocks",[137][138] junto com a descoberta de milhares deexoplanetas e novos insights sobre habitats extremos aqui na Terra, sugerem que possa haver mais locais habitáveis no universo do que se considerava anteriormente.[139][140][141]
Cada uma das duassondasViking 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 eViking 2 mais ao norte.[145] O resultado foi inconclusivo,[146] e ainda é contestado por alguns cientistas.[147][148][149][150]
Norman Horowitz foi o chefe da seção de biociências doJet Propulsion Laboratory para asmissõesMariner eViking 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.[151] No entanto, ele também considerou que as condições encontradas em Marte eram incompatíveis com a vida baseada no carbono.
Beagle 2 foi uma sonda britânica sem sucesso que fazia parte da missãoMars Express de 2003 daAgência Espacial Europeia (ESA). Seu objetivo principal era procurar por sinais devida 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.[152]
A missãoMars Science Laboratory (MSL) pousou oroverCuriosity que está atualmente em operação emMarte.[156] Foi lançado em 26 de novembro de 2011 e pousou nacratera Gale em 6 de agosto de 2012.[102] Os objetivos da missão são de ajudar a avaliar ahabitabilidade de Marte e, ao fazê-lo, determinar se Marte é ou já foi capaz de sustentar vida,[157] coletar dados para uma futuramissão 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.
A missãoTanpopo é um experimento de astrobiologia orbital que investiga o potencial de transferência interplanetária de vida, compostos orgânicos e possíveis partículas terrestres naórbita terrestre baixa. O objetivo é avaliar a hipótese depanspermia 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.[158] 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.[158]
Representação artística do roverPerseverance em Marte, com o minihelicópteroIngenuity na frente
OMars 2020 pousou com sucesso seu roverPerseverance nacratera Jezero em 18 de fevereiro de 2021. Ele investigará ambientes emMarte relevantes para a astrobiologia, investigará seusprocessos geológicos de superfície e sua história, incluindo a avaliação de suahabitabilidade passada e potencial para preservação debioassinaturas ebiomoléculas em materiais geológicos acessíveis.[162] AScience 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 naTerra. 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 coletardióxido de carbono (CO2), que pode ser um recurso para a produção deoxigênio molecular (O2) ecombustível de foguete.[163][164]
Icebreaker Life é uma missão de pouso que foi proposta para oPrograma Discovery daNASA para a oportunidade de lançamento de 2021,[169] mas não foi selecionada para desenvolvimento. Ele teria uma sonda estacionária que seria uma cópia próxima doPhoenix 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 pormoléculas orgânicas e evidências devida atual ou passada em Marte.[170][171] Um dos principais objetivos da missãoIcebreaker 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 contraoxidantes eradiação solar.
Life Investigation For Enceladus (LIFE) é um conceito de missão de retorno de amostra de astrobiologia proposto. A sonda entraria naórbita deSaturno e permitiria múltiplos voos através das plumas de gelo deEncélado para coletar partículas de pluma de gelo e voláteis e devolvê-los àTerra em uma cápsula. A sonda pode amostrar as plumas de Encélado, oanel E de Saturno e a atmosfera superior deTitã.[177][178][179]
Oceanus é um orbitador proposto em 2017 para a missão nº. 4 doPrograma New Frontiers. Ele viajaria até alua de Saturno,Titã, para avaliar suahabitabilidade.[180] Os objetivos daOceanus 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.[181]
A palavra "astrobiologia" é derivada etimologicamente do grego: ἄστρον,astron, "constelação, estrela"; βίος,bios, "vida"; e λογία,logia, "estudo". Foi proposta em julho de 1935 na revista francesaLa Nature peloengenheiro aeroespacial russoAry Abramovich Sternfeld, em seu artigo intituladoLa vie dans l'Univers,para definir a ciência resultante do desenvolvimento dabiologia eastronomia, cujo "principal objetivo é avaliar ahabitabilidade de outros mundos".[183] Ofísico Laurence J. Lafleur reutilizou o termo em 1941 em seu artigo homônimo publicado pelaAstronomical Society of the Pacific para descrever "a consideração da vida no Universo além da Terra" e, devido ao alcance desta publicação, o autor é frequentemente creditado como criador do termo.[184] Em 1953, o astrônomo soviéticoGavrill Adrianovich Tikhov também empregou a astrobiologia em seu livro de mesmo nome e, adicionalmente, cunhou o termo "astrobotânica" para se referir à pressuposta existência devegetação extraterrestre emMarte, sendo pioneiro neste campo de estudos.[185][186]
Ainda durante 1953, o fisiologista alemão e pioneiro namedicina espacialHubertus Strughold, levado aos Estados Unidos através daOperação Paperclip, citou o termo astrobiologia brevemente em sua obraThe Green And Red Planet: A Physiological Study Of The Possibility Of Life On Mars;[187] em 1961, publicou um artigo chamadoSpace Medicine and Astrobiology onde o definiu como a "combinação frutífera de astronomia e biologia" e um conjunto de "revisões teóricas, observações visuais, análises espectrográficas e experimentações", além de avaliar a possibilidade da vida extraterrestre poder serbioquimicamente diferente daquelabaseada em carbono encontrada naTerra.[186][188] Em 1958, o livroIntrodução à Astrobiologia, publicado pelo biólogo e professor brasileiro Flávio Augusto Pereira, introduziu o termo no Brasil e trouxe um compilado de estudos contemporâneos da área como forma dedivulgá-los no país.[189][190]
A partir de 1958, obiólogo molecular estadunidense ganhador doprêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina,Joshua Lederberg, popularizou o termo "exobiologia" (do grego, Έξω,exo, "externo"; Βίος,bios, "vida"; e λογία,logia, "estudo") ao estabelecer o campo de estudos comodisciplina científica e advertir sobre as consequências da exploração espacial para asaúde humana durante a década de 1960.[190][191] Deste período até meados da década de 1990, o uso da palavra exobiologia ganhou destaque entre os acadêmicos e em programas espaciais, mas desapareceu gradualmente graças à sua limitação conceitual: enquanto "exobiologia" denota estritamente a vida extraterrestre, "astrobiologia" abrange simultaneamente a biologia extraterrena e os estudos acerca dosurgimento eevolução inicial da vida no planeta Terra como forma de entender os mecanismos que levariam a esse fenômeno num contexto universal.[192] Em 1998, aNASA renomeou o programa de exobiologia paraInstituto de Astrobiologia (NASA Astrobiology Institute ou NAI, no original em inglês) e, desde então, o termo vem sido adotado unanimemente para definir umcampo de caráter interdisciplinar voltado para o estudo da origem, evolução, distribuição e futuro da vida no universo.[193]
Outro termo existente e anteriormente empregado para descrever a vida extraterrestre é "xenobiologia" (do grego, ξένος,xénos, "estrangeiro"; Βίος,bios, "vida"; e λογία,logia, "estudo"), criado em 1954 pelo escritor estadunidenseRobert A. Heinlein em seu livroThe Star Beast (em português,O Monstro do Espaço).[194] Apesar de parecer um sinônimo para astro ou exobiologia, a palavra xenobiologia atualmente é aplicada à biologia extraterrestre ousintética cuja bioquímica seja diferente da vida baseada em carbono e/ou que utilizecódigos genéticos diferentes doácido desoxirribonucleico e doácido ribonucleico.[195] Algumas designações como "xenologia", "bioastronomia", "cosmobiologia" e certas derivações como "exossociologia" e "exoplanetologia" podem ser empregadas na literatura como sinônimos grosseiros para astrobiologia por se referirem ao estudo da possibilidade de vida extraterrestre.[189][192]
O substrato para a astrobiologia teve início com as discussões acerca da existência devida extraterrestre e de outrosmundos além doplaneta Terra. A possibilidade da existência de vida extraterrena foi primeiramente registrada como discussão filosófica na Idade Antiga, sobretudo naGrécia entre os pensadorespré-socráticos. Osfilósofos da natureza do século V AEC,Leucipo de Mileto eDemócrito de Abdera, foram responsáveis pelo desenvolvimento do pensamentoatomístico e propunham um universo físico formado por uma quantidade infinita de átomos constituintes de toda matéria, incluindo das inumeráveisestrelas e dosexoplanetas que, por estarem muito distantes, atribuíam a aparência nebulosa àVia Láctea.[196] Para eles, partindo do pressuposto de que os átomos dentro e fora da Terra eram indistintos em suas propriedades, a formação de infinitos outros mundos semelhantes a esse planeta, bem como os processos naturais resultantes na vida, poderia ser um fenômeno comum.[197][198] Enquanto o matemático e astrônomoAristarco de Samos partilhava da visão do universo vasto e fundava omodelo heliocêntrico para explicar os movimentos celestes, seu contemporâneo filósofoEpicuro baseou-se no atomismo para defender a existência de muitos mundos semelhantes à Terra dotados deflora efauna.[197][199][200] Para aescola epicurista, essa pluralidade dos mundos (oupluralismo cósmico) era uma proposição indubitável, levando o filósofoMetrodoro de Lâmpsaco a afirmar que "considerar aTerra o único mundo povoado no espaço infinito é tão absurdo quanto afirmar que em um campo inteiro semeado com milheto apenas um grão crescerá".[201] O poeta romano e entusiasta do epicurismoLucrécio disseminou as filosofias atomista e pluralista pela Europa através da sua obraDe rerum natura (em português,Sobre a natureza das coisas), onde concluía, pela lógica, que existiam "outros mundos em outras partes do universo, com diferentes raças de homens e animais".[196][200]
Essas ideias haviam sido fortemente rejeitadas porAristóteles e seumodelo geocêntrico, responsável por centralizar fixamente oplaneta Terra na hierarquia de esferas celestes e rebaixar osol, osplanetas e as estrelas a objetos meramente subordinados.[202] Além disto, o filósofo se opunha ao pensamentosecular do epicurismo e distinguia o mundo terrestre em constantes transformações da esfera celeste perfeita e imutável regida por uma inteligênciametafísica.[203] No século II EC, conforme os dados das observações astronômicas aumentavam, o matemático gregoCláudio Ptolomeu precisou aprimorar a mecânica geocêntrica flexibilizando-a para adaptá-la às novas descobertas e, com a ascensão e consolidação do cristianismo sob influência deste modelo aristotélico-ptolomaico, o heliocentrismo junto à pluralidade dos mundos sofreram ostracismo por aproximadamente quatorze séculos.[203]
O definhamento do geocentrismo começou após o astrônomo polonêsNicolau Copérnico publicar seu livroDe revolutionibus orbium coelestium (Das revoluções das esferas celestes) em 1543, apresentando o heliocentrismo como uma mecânica cosmológica menos complexa para explicar os movimentos dos planetas; apesar de Copérnico não apresentar demais implicações a respeito destesistema planetário, para o filósofo italianoGiordano Bruno isto era um indício para os conceitos de universo infinito e do pluralismo cósmico sob uma visãopanteísta, que foi considerada herética e causou sua prisão e condenação à morte.[200][202] As observações das trajetórias e topografias deVênus, deMarte, dalua e dossatélites de Júpiter realizadas independentemente pelos astrônomosGalileu Galilei eJohannes Kepler ao longo das suas vidas foram fundamentais para corroborar copernicanismo, fortalecer a ideia de universo autogovernado e aperfeiçoar amecânica dos corpos celestes, além de suscitar comparações inevitáveis deles com a Terra.[200][203][204] As similaridades direcionavam os astrônomos aos seguintes questionamentos: se existem montanhas e vales na lua, por exemplo, não poderiam também haver cidades habitadas por seres inteligentes? O sol é a única estrela acompanhada de planetas?[204][205]
Para o filósofo e matemático francêsRené Descartes, o universo era um sistema dinâmico autogovernado e impessoal regido pela matemática no qual as infinitas partículas colidiam e se agregavam para formar a matéria inclusive novácuo do espaço e, apesar de negar os conceitos de vazio e indivisibilidade da matéria, suas ideias assemelhavam-se grosseiramente ao atomismo grego.[203] Descartes assumiu emPrincipia Philosophiae (Princípios de Filosofia) de 1664 que todas as estrelas observáveis eram sóis potencialmente circundados por planetas, abrindo espaço para novas discussões acerca do pluralismo cósmico no âmbito da filosofia e literatura.[200][202]
Com a ascensão das descobertas astronômicas, a literatura europeia absorveu e ressignificou o conceito de Universo em suas obras, mesclando uma carga ficcional às narrativas. A obra póstuma de Johannes Kepler publicada em 1634, comumente atribuída ao gênero deficção científica,Somnium, descreve o universo através de observadores habitantes da lua, usando desta narrativa lúdica para explicar melhor alguns fenômenos astronômicos comuns tanto ao satélite natural quanto à Terra (como, por exemplo, os movimentos derotação etranslação).[206]
Enquanto o atomismo e ocorpuscularismo influenciaram a filosofia mecanicista reacendendo os debates pluralistas durante o século XVII, por sua vez, a decadente pseudociência daastrologia e a recente descoberta donovo e donovíssimo mundo contextualizaram a percepção de vida extraterrestre sob um viés místico eantropocêntrico nas obras literárias que se sucederam.[207] Considerado um dos primeiros escritores de ficção científica, em 1657 o francêsCyrano de Bergerac empregou conceitos imaginativos em sua obraL'Autre Monde: ou les États et Empires de la Lune (O Outro Mundo: ou os Estados e Impérios da Lua), narrando não somente sobre a especulada sociedade habitante da lua, mas desenvolvendo um modelo rudimentar defoguete espacial como meio de transporte da Terra até o satélite.[208][209] O dramaturgoBernard le Bovier de Fontenelle também partilhava do pensamento pluralista e emEntretiens sur la pluralité des mondes (Diálogos Sobre a Pluralidade dos Mundos) de 1686 se sobressaiu ao estabelecer uma personagem feminina como protagonista e empregar uma série de diálogos emlinguagem coloquial como forma dedivulgação científica aos leitores leigos, apresentando o conhecimento da época (heliocentrismo e universo vasto) mesclado com suposições fantasiosas a respeito da flora, fauna e civilizações da lua.[207][209][210] O campo das especulações também foi explorado pelo matemático e astrônomo neerlandêsChristiaan Huygens no livroCosmotheoros publicado postumamente em 1698 onde pressupôs que a presença dos satélites de Júpiter ede Saturno implica necessariamente na existência de vida inteligente nos planetas correspondentes e se estendeu a respeito das atividades e da moralidade dos chamados "planetários".[211]
O pluralismo cósmico persistiu durante os séculos XVIII e XIX e manteve-se unânime entre os físicos, astrônomos e escritores europeus apesar de possuir caráter totalmente especulativo e de estar limitado pela falta de conhecimento a respeito de certos fenômenos relacionados à formação dos sistemas solares e da própria vida.[200][204]
No decorrer do século XX diversos autores de ficção científica buscaram retratar o imaginário sobre a vida extraterrestre. Talvez uma das obras mais expressivas seja o romance deHerbert George Wells,The War of the Worlds (A Guerra dos Mundos). Publicado em capítulos 1987 noReino Unido pelaPearson's Magazine e lançado como um romance no ano seguinte, nesta fascinante história somos surpeendidos por uma invasão da Terra pormarcianos inteligentes, dotados de um poderosoraio carbonizador e máquinas assassinas (tripods), semelhantes a depósitos de água sobre tripés. Essa obra literaria foi adaptada diversas vezes para ocinema, a última em2005, porSteven Spielberg, comTom Cruise no papel principal,Dakota Fanning eJustin Chatwin.[carece de fontes?]
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D. Goldsmith, T. Owen,The Search For Life in the Universe, Addison-Wesley Publishing Company, 2001 (3rd edition).ISBN978-1891389160
O romance de 2021 mais vendido deAndy Weir,Project Hail Mary, centra-se na astrobiologia. Lidando com asmudanças climáticas causadas por micróbios que vivem no espaço, um astronauta descobre que outra civilização está sofrendo do mesmo problema.
