USP disponibiliza gratuitamente Livro Didático sobre Astrobiologia!

O livro reúne textos de pesquisadores de diversas áreas científicas, que abordaram desde a origem da vida até as viagens interestelares e os exoplanetas que foram descobertos nos últimos anos.

A Astrobiologia é uma área recente de pesquisa científica, que procura entender o fenômeno da vida em nosso Universo, não se restringindo apenas à vida na Terra, ou mesmo à vida como a conhecemos. Ela aborda algumas das questões mais complexas sobre os sistemas biológicos, como sua origem, evolução, distribuição e futuro, na Terra e, possivelmente, em outros planetas e luas. Por ser multi e interdisciplinar é, acima de tudo, uma ferramenta para facilitar a comunicação e interação entre especialistas de diferentes áreas, e também com a população em geral, já que trata de temas que despertam o interesse geral.

De onde viemos? Para onde vamos? Estamos sozinhos no Universo? A Astrobiologia procura responder essas perguntas baseando-se na história da vida na Terra e suas relações com o planeta, extrapolando esse conhecimento para o desenvolvimento de metodologias para o estudo de outros mundos, seja com robôs, missões tripuladas ou técnicas astronômicas. Os cientistas dessa área estão desbravando novas fronteiras do conhecimento humano, mas esse é apenas o início desse esforço interdisciplinar e internacional.

A primeira edição de “Astrobiologia – uma ciência emergente“ reúne textos de pesquisadores de diversas áreas científicas, que abordam desde a origem da vida, passando pelas luas de nosso Sistema Solar com possíveis condições de abrigar vida, até as viagens interestelares e os exoplanetas que foram descobertos nos últimos anos.


(Créditos da imagem: Centro de Astrobiología).

Por Giovane Almeida – 07/12/2016

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Fonte: ciencianautas.com/usp-disponibiliza-gratuitamente-livro-didatico-sobre-astrobiologia

ASTROBIOLOGIA

Estudando a vida no Universo

Capítulo 1

A astrobiologia, na visão atual, é definida como um campo de pesquisa dedicado a entender a origem, a evolução, a distribuição e o futuro da vida, na Terra ou fora dela (Blumberg, 2003). Dessa forma, algumas das principais perguntas que os astrobiólogos tentam responder vêm sendo feitas pela humanidade há milê- nios: “como a vida se originou e evoluiu na Terra?”, “existe vida em outros planetas?” e “como a vida se adaptou a um planeta em constante mudança e como ela o fará no futuro?” (Des Marais; Walter, 1999). A astrobiologia propõe uma abordagem multi e interdisciplinar, baseada nas técnicas e no rigor da ciência moderna para essas questões, as quais são apenas o início para a melhor compreensão do fenômeno da vida no Universo. Um fato marcante para o reconhecimento dessa área de pesquisa se deu em 1998, quando a Nasa, agência espacial norte- -americana, reestruturou e ampliou o escopo de seu antigo programa de exobiologia, dedicado a procurar vida fora da Terra, renomeando-o como programa de astrobiologia, criando assim o Instituto de astrobiologia da Nasa (nai), um dos pioneiros no tema 24 ASTROBIOLOGIA – Uma Ciência Emergente (Blumberg, 2003). Essa mudança ocorreu após a Nasa perceber que, paralelamente à busca de vida fora da Terra, era necessário entender melhor a vida em nosso próprio planeta, a única que conhecemos e que deveria ser utilizada como modelo para entender uma possível vida extraterrestre. Por exemplo, quando se pensa na possibilidade de vida em outro planeta, uma das perguntas que surgem é sobre sua origem. É necessário, ainda, conhecermos bem o cenário e as condições para o surgimento da vida na Terra, antes de podermos extrapolar o mesmo evento para outros planetas. Analogamente, tratando da detecção de vida extraterrestre, novamente o exemplo da Terra nos direciona aos tipos de organismos que são mais propícios a existirem em outros ambientes e a como detectá-los, seja com sondas no próprio local, seja da Terra, por meio de telescópios. Sabe-se que, na Terra, os primeiros organismos que surgiram foram os unicelulares, que permaneceram dominantes por bilhões de anos até o surgimento dos multicelulares, sendo que, até hoje, organismos unicelulares perfazem a maior parte da massa viva da Terra. Dessa forma, um dos principais objetos de estudo da astrobiologia são micro-organismos, como as bactérias (Des Marais, 2008). No atual estágio de entendimento científico da biologia, é muito difícil desenvolver estudos sobre uma forma de vida muito diferente da que conhecemos na Terra, não na aparência em si, mas em seu funcionamento molecular. Dessa maneira, a astrobiologia se baseia fortemente na compreensão da vida na Terra como modelo para a vida extraterrestre. Segundo a própria Nasa, o termo “astrobiologia” não foi criado em 1998 (Blumberg, 2003), mas já vinha sendo usado em diferentes contextos, desde a década de 1940, sendo seu primeiro uso na língua portuguesa registrado em 1958, quando o biólogo paulista Flávio Augusto Pereira escreveu um livro intitulado Introdução à astrobiologia. Antes do termo “astrobiologia” se consolidar, com a fundação do instituto da Nasa, diversos grupos e associações já vinham utilizando os termos “exobiologia”, “bioastronomia” e “cosmobiologia” que, apesar de estarem, hoje, caindo em desuso, 25 Estudando a vida no Universo ainda são encontrados com significados muito similares ao da atual astrobiologia (Rodrigues, 2012). O termo “astrobotânica” também foi usado ao longo da história, uma vez que se acreditava, no início do século xx, que as plantas seriam as formas de vida mais resistentes e os candidatos mais prováveis a habitarem outros planetas. Da corrida espacial à astrobiologia moderna O avanço da tecnologia, ao longo da história da humanidade, permitiu estudos mais detalhados sobre o nosso planeta, aumentando nosso conhecimento sobre os processos naturais em diversas áreas da ciência, incluindo a astrobiologia. Se, na Grécia Antiga, as discussões sobre possibilidade de vida fora da Terra foram pautadas em pressuposições filosóficas, uma vez que pouco se conhecia sobre outros corpos celestes, a invenção dos telescópios permitiu os primeiros estudos científicos e sistemáticos sobre esses corpos. Ainda que muito rudimentares, se comparados ao que temos hoje, esses estudos foram essenciais para incentivar novas gerações de cientistas e inventores a avançarem no tema (Dick, 1980). Ao comparar as observações do planeta Marte ao longo do tempo (Figura 1.1), é inegável como o avanço tecnológico possibilitou diferentes descobertas e a expansão de nosso conhecimento. Sendo assim, a astrobiologia moderna foi um avanço a partir da exobiologia, que deve ser entendida no contexto da história da humanidade no século xx. A segunda metade desse século foi marcada pela Guerra Fria, disputa por hegemonia e poder entre as duas potências econômicas do pós-Segunda Guerra Mundial: Estados Unidos e União Soviética. Essa disputa se manifestou, entre outros aspectos, na dominação tecnológica, e talvez seu maior exemplo seja a corrida espacial. A União Soviética saiu vitoriosa ao mandar o primeiro satélite para o espaço (Sputnik I, em 1957) e o primeiro mamífero ao espaço (a cadela Laika, no Sputnik II), evento que foi seguido pelos norte-americanos com o envio dos macacos Able e Baker (no foguete Jupiter am-18, em 1959). A União Soviética foi também

pioneira em mandar uma sonda que atingiu a Lua, chocando-se propositalmente com ela (sonda Luna 2, em 1960) e em mandar o homem para o espaço (Yuri Gagarin, na Vostok I, em 1961). Os Estados Unidos finalmente conseguiram uma vitória com a chegada do homem na Lua, em 1969, com Neil Armstrong, Buzz Aldrin e Michael Collins, feito que impressionou o mundo (Phillips, 2009). Durante esse processo da corrida espacial, surgiu a preocupação com os danos causados pelo ambiente espacial aos astronautas e cosmonautas, dando origem à medicina espacial. Posteriormente, a Nasa concluiu que seria de extremo interesse realizar “investigações sobre o efeito do ambiente espacial em organismos vivos, incluindo a busca por vida extraterrestre”. Na verdade, o interesse pela resposta de organismos vivos em condições espaciais e pela possibilidade de vida fora da Terra foi impulsionado pelo medo da contaminação cruzada: havia a preocupação que, caso existisse vida fora da Terra, esta pudesse ser trazida para a Terra, trazendo doenças catastróficas, ao mesmo tempo que se procurava evitar a contaminação de outros planetas e corpos celestes com organismos da Terra. Do princípio da corrida espacial até hoje, a proteção planetária é uma das grandes preocupações dos programas de exploração espacial (Dick, 2009). Como consequência desses interesses e preocupações, surgiu o programa da Nasa de exobiologia, assim batizada para ser diferenciada da biologia convencional. Entretanto, essa nova área, instituída nos anos 1960, não foi um consenso na comunidade científica norte-americana. Ramos mais tradicionais, como a biologia evolutiva, tiveram o financiamento abalado com o surgimento da biologia molecular (após a descrição da estrutura do dna por Watson e Crick, em 1953) e sentiram-se novamente ameaçados por essa nova competidora no financiamento governamental. A exobiologia conseguiu se consolidar pelo interesse do governo nessas pesquisas e pelo apoio de nomes fortes na ciência dos Estados Unidos, como o de Joshua Lederberg, prêmio Nobel 28 ASTROBIOLOGIA – Uma Ciência Emergente de Medicina em 1958 por seus trabalhos em genética e criador do termo “exobiologia” para descrever a busca científica de vida fora da Terra. Desde o começo da corrida espacial, os cientistas e, em particular, a Nasa, fizeram uso do grande apelo desse tema para justificar à população os gastos bilionários das missões espaciais. O reconhecido trabalho de divulgação científica que a Nasa criou serviu, e serve até hoje, para manter ativo esse interesse, fomentando a curiosidade popular. É preciso considerar, também, os impactos sociais e culturais da busca de vida extraterrestre. Esse tema, debatido por séculos tanto nas culturas ocidentais como orientais, rendeu livros científicos e de ficção, motivou a criação de novos e sofisticados instrumentos de pesquisa, influenciou religiões e correntes filosóficas (Crowe, 1997; Dick, 2000). Atualmente está mais presente que nunca nas artes, filmes, livros etc. A vida extraterrestre se tornou um fenômeno cultural em nossa sociedade, atraindo enorme interesse da população mundial. No entanto, a exobiologia, apesar de atraente, levantou muitas críticas. Em especial, foi descrita como uma ciência sem um objeto de estudo, uma vez que se propunha a estudar vida fora da Terra, que ainda não sabemos se existe. Além disso, depois de cerca de 50 anos de existência, a exobiologia não havia encontrado nenhuma evidência de vida extraterrestre. Com o avanço das pesquisas espaciais e as sucessivas dificuldades nas missões de busca de vida fora da Terra, a Nasa optou por mudar o enfoque de “exo” para “astrobiologia”, criando assim uma ciência com objeto de estudo mais palpável: a vida na Terra e no Universo. Percebe-se então que a astrobiologia foi criada como consequência direta do avanço tecnológico e da conquista do espaço, mas também é resultado das condições políticas, sociais e financeiras, como todas as áreas da atividade humana. Atualmente, ela está se estabelecendo como uma área de pesquisa sólida, principalmente pela ampliação de seu escopo e por sua própria evolução, ao se tornar uma ferramenta de integração muito eficiente. Certamente, uma das principais características positivas da astrobiologia é sua 29 Estudando a vida no Universo capacidade de integrar pesquisadores de diferentes áreas para trabalharem com um enfoque inter e multidisciplinar em problemas científicos extremamente complexos, mas essenciais para compreendermos o fenômeno da vida no Universo (Des Marais; Walter, 1999).

Por que estudar astrobiologia? A maioria das perguntas propostas pela astrobiologia não é nova e acompanha a humanidade há milhares de anos. Especulações sobre a possibilidade de vida fora da Terra e de como seriam esses habitantes são frequentes na ciência e na filosofia desde a Grécia Antiga. Um dos grandes debates naquela época era sobre a pluralidade dos mundos, ou seja, se a Terra seria única ou se existiriam outros planetas como o nosso, com capacidade para abrigar vida. Os pluralistas, como Demócrito, Leucipo e Zenão, defendiam que deveria haver vários planetas, alguns distintos e outros com características semelhantes às da Terra. Por outro lado, os singularistas, como Aristóteles e Platão, acreditavam que a Terra era única e que apenas aqui poderia haver vida. Essa discussão se prolongou por toda a história, movimentando diversos cientistas, filósofos, teólogos e escritores importantes (Dick, 1982). Quanto à origem da vida, muito antes das modernas teorias envolvendo a química e a biologia, observa-se que praticamente todas as civilizações humanas possuem mitos de cosmogonia para tentar explicar a origem do Universo e dos seres vivos. Um exemplo é o mito do ovo cósmico, possivelmente citado pela primeira vez no Brahmanda Purana, um dos dezoito textos religiosos hindus, as Marapuranas. “Brahmanda” quer dizer literalmente o “ovo de Brahma”, e é uma referência ao Universo criado, incluindo a vida. Tanto a busca por uma explicação para a origem da vida na Terra quanto a especulação sobre vida extraterrestre estão, intimamente ligadas à busca de nosso lugar e objetivo no Universo. Dessa forma, os temas tratados pela astrobiologia são de grande impacto no imaginário popular, encontrando-se profundamente enraizados na cultura e sociedade. 30 ASTROBIOLOGIA – Uma Ciência Emergente Desde sua formalização e popularização pela Nasa, a astrobiologia não se propôs a ser uma nova ciência com objetos de estudos próprios e diferentes das áreas de conhecimento tradicionais, mas, sim, um novo enfoque para antigas perguntas, que dificilmente seriam respondidas utilizando-se as disciplinas tradicionais de forma isolada. A astrobiologia nasceu com a proposta de criar um ambiente inter e multidisciplinar para discussão sobre a vida, enfocando não apenas a Terra como sistema fechado, mas suas interações com o meio astrofísico, incluindo todos os fenômenos de nossa vizinhança cósmica – no passado, presente ou futuro. Nosso planeta foi formado como subproduto das reações nucleares em estrelas e supernovas antigas, sua química foi forjada nas nuvens moleculares do espaço e, até hoje, a Terra recebe energia do Sol, partículas dos raios cósmicos, impactos e matéria trazida dos confins de nosso Sistema Solar pelos cometas e asteroides. A expansão da exobiologia para a atual astrobiologia se deu exatamente quando a comunidade científica percebeu que a busca de vida fora da Terra deveria ser orientada pelo melhor conhecimento da vida no próprio planeta. Por exemplo, para entendermos se a vida pode se originar em outro planeta, temos que estudar amplamente o caso terrestre, considerando o meio astronômico, a geologia do planeta, os eventos atmosféricos e as reações quí- micas que poderiam ocorrer. Da mesma forma, para sabermos o que procurar em outro planeta, tomamos como base a vida como a conhecemos na Terra e tentamos extrapolar nosso conhecimento biológico para as condições ambientais extraterrestres. Abordagem e temas tratados pela astrobiologia De forma geral, a astrobiologia se propõe a observar a vida de um ponto de vista bastante amplo, considerando as diversas interações com o corpo celeste que a abriga e com seu ambiente astrofísico. Essas interações são intrinsecamente dinâmicas, mudam com o tempo, e assim a vida segue a evolução do planeta e do Universo, mas, ao mesmo tempo, também altera seu ambiente, em um ciclo extremamente complexo. 31 Estudando a vida no Universo A compreensão da vida no Universo – sua origem, evolução e eventual término – é um tema que requer, necessariamente, a contribuição de pesquisadores de diferentes áreas, como astrônomos, cientistas planetários, químicos, geólogos, biólogos, e muitos outros, incluindo pesquisadores das engenharias e até mesmo das ciências humanas. Só seremos capazes de encontrar vida em outros planetas, seja do Sistema Solar ou fora dele, se formos capazes de integrar nossos conhecimentos, de maneira a decifrar os sinais sutis e complexos da vida. Apesar de o paradigma científico/acadêmico contemporâneo criar pesquisadores e alunos cada vez mais especializados em seus respectivos temas de estudo, se quisermos realmente compreender a vida nesse grande contexto, é necessário criarmos estratégias para aumentar a comunicação e colaboração entre as áreas. E é nesse ponto que a astrobiologia se mostra como uma poderosa ferramenta, criando a linguagem e a oportunidade de transpor barreiras acadêmicas criadas artificialmente pela sociedade. A seguir são apresentados alguns dos temas centrais da astrobiologia, os quais serão tratados em maior detalhe nos próximos capítulos deste livro (Mix et al., 2006). No entanto, temos que ter em mente que a astrobiologia ainda é uma área muito recente e em construção, sendo que novos temas podem ser incorporados a essa lista, que não tem pretensão de ser completa. Cosmologia e astrofísica O Universo tem uma idade aproximada de 13,7 bilhões de anos e, desde o evento do Big Bang (Figura 1.2), vem evoluindo, mudando com o tempo. A gravidade moldou suas grandes estruturas, desde a geometria do Universo até a forma das galáxias e estrelas. A mesma gravidade serve como fonte de energia para os processos de fusão nuclear estelar que produziram praticamente todos os elementos químicos que conhecemos em nossa tabela periódica. Dessa maneira, o entendimento dos mecanismos físicos do Universo é essencial para entendermos a origem e a modificação da matéria-prima para os planetas e para a vida.

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