NASA responde: como encontrar vida extraterrestre?
Vida. É a única coisa que, até agora, torna a Terra única entre os milhares de outros planetas que descobrimos. Desde a 1997, os satélites da NASA observaram de forma contínua e global toda a vida vegetal na superfície da terra e do oceano. Durante a semana de 13 a 17 de novembro, a NASA está compartilhando histórias e vídeos sobre como essa visão da vida do espaço está promovendo o conhecimento do nosso planeta e a busca pela vida em outros mundos.
Como um jovem cientista, Tony del Genio do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA em Nova York conheceu Clyde Tombaugh, o descobridor de Plutão.
"Eu pensei:" Uau, esta é uma oportunidade única ", disse del Genio. "Nunca encontrarei ninguém que tenha encontrado um planeta".
Essa previsão foi espetacularmente errada. Em 1992, dois cientistas descobriram o primeiro planeta em torno de outra estrela, ou exoplaneta, e desde então, mais pessoas encontraram planetas do que em toda a história anterior da Terra. A partir deste mês, cientistas confirmaram mais de 3.500 exoplanetas em mais de 2.700 sistemas estelares. Del Genio conheceu muitos desses novos buscadores de planetas.
Quanto mais vemos outros planetas, mais a questão entra em foco: talvez seja estranho? Décadas de observar a Terra a partir do espaço informaram a nossa busca de sinais de habitabilidade e vida em exoplanetas e até planetas em nosso próprio sistema solar. Nós estamos examinando mais de perto o que aprendemos sobre a Terra - nosso único exemplo de um planeta com vida - para nossa busca pela vida do universo.
Del Genio é agora co-líder de uma iniciativa interdisciplinar da NASA para buscar vida em outros mundos. Esta nova posição como líder deste projeto pode parecer estranha para aqueles que o conhecem profissionalmente. Por quê? Ele dedicou décadas a estudar a Terra, não procurando a vida em outro lugar.
Nós conhecemos apenas um planeta vivo: o nosso. Mas nós o conhecemos muito bem. À medida que avançamos para o próximo estágio na busca da vida extraterrestre, o esforço exigirá a experiência de cientistas planetários, heliofísicos e astrofísicos. No entanto, o conhecimento e as ferramentas que a NASA desenvolveu para estudar a vida na Terra também serão um dos maiores recursos para a busca.
Mundos habitáveis
Há duas questões principais na busca da vida: com tantos lugares para procurar, como podemos nos concentrar nos lugares mais propensos a abrigar a vida? Quais são os sinais inconfundíveis da vida - mesmo que venha em uma forma que não entendemos completamente?
"Antes de irmos à procura de vida, estamos tentando descobrir que tipos de planetas podem ter um clima favorável à vida", disse del Genio. "Estamos usando os mesmos modelos de clima que usamos para projetar as mudanças climáticas do século 21 na Terra para fazer simulações de exoplanetas específicos que foram descobertos e hipotéticos".
Del Genio reconhece que a vida pode muito bem existir em formas e lugares tão bizarros que pode ser substancialmente diferente da Terra. Mas nesta fase inicial da pesquisa, "Temos de ir com o tipo de vida que conhecemos", disse ele.
Além disso, devemos ter certeza de que usamos o conhecimento detalhado da Terra. Em particular, devemos nos certificar de nossas descobertas sobre a vida em vários ambientes na Terra, nosso conhecimento de como nosso planeta e sua vida se afetaram pela história da Terra e nossas observações por satélite do clima da Terra.
Acima de tudo, isso significa água líquida. Todas as células que conhecemos - mesmo as bactérias nas aberturas de profundidade que existem sem luz solar - requerem água.
Vida no oceano
O pesquisador Morgan Cable do Laboratório de propulsão a jato da NASA em Pasadena, Califórnia, está procurando no sistema solar locais que têm potencial para suportar água líquida. Algumas das luas geladas em torno de Saturno e Júpiter têm oceanos abaixo da crosta de gelo. Estes oceanos foram formados por aquecimento de maré, isto é, aquecimento do gelo causado pelo atrito entre o gelo superficial e o núcleo como resultado da interação gravitacional entre o planeta e a lua.
"Nós pensamos que Enceladus estava chato e frio até que a missão Cassini descobriu um oceano subterrâneo de água líquida", disse Cable. A água está pulverizando no espaço, e a missão Cassini encontrou dicas sobre a composição química dos jatos e como a química do oceano é afetada pelas interações entre água aquecida e rochas no fundo do mar. As missões Galileo e Voyager forneceram evidências de que Europa também tem um oceano de água líquida sob uma crosta gelada. As observações revelaram um terreno confuso que poderia ser o resultado de derretimento e reforma do gelo.
À medida que as missões para essas luas estão sendo desenvolvidas, os cientistas estão usando a Terra como teste. Assim como os protótipos dos rovers de Marte da NASA fizeram o seu teste funcionar nos desertos da Terra, os pesquisadores estão testando hipóteses e tecnologia em nossos oceanos e ambientes extremos.
Cable deu o exemplo de observações por satélite dos campos de gelo do Ártico e Antártica, que estão informando o planejamento para uma missão à lua Europa. As observações da Terra ajudam os pesquisadores a encontrar maneiras de namorar a origem do gelo confuso. "Quando visitamos Europa, queremos ir a lugares muito jovens, onde o material desse oceano está sendo expresso na superfície", disse ela. "Em qualquer lugar como esse, as chances de encontrar evidências de vida aumentam - se eles estão lá".
Água no espaço
Para qualquer estrela, é possível calcular o intervalo de distâncias onde os planetas em órbita podem ter água líquida na superfície. Isso é chamado de zona habitável da estrela.
Os astrônomos já encontraram alguns planetas em zona habitável, e o pesquisador Andrew Rushby, do Centro de Pesquisa Ames da NASA, em Moffett Field, Califórnia, está estudando maneiras de refinar a pesquisa. A localização somente não é suficiente. "Um alienígena verificaria três planetas em nosso sistema solar na zona habitável [Terra, Marte e Vênus]", disse Rushby, "mas sabemos que 67% desses planetas não são muito habitáveis". Ele desenvolveu recentemente um modelo simplificado do ciclo do carbono da Terra e combinou-o com outras ferramentas para estudar quais planetas da zona habitável seriam os melhores alvos para a vida, considerando a provável atividade tectônica e os ciclos de água. Ele descobriu que os planetas rochosos maiores são mais prováveis do que os menores para ter temperaturas superficiais onde a água líquida poderia existir, dada a mesma quantidade de luz da estrela.
Renyu Hu, da JPL, refinou a busca de planetas habitáveis de uma maneira diferente, procurando a assinatura de um planeta rochoso. A física básica nos diz que os planetas menores devem ser rochosos e os maiores, gasosos, mas para os planetas que variam de tamanho da Terra a cerca de duas vezes esse raio, os astrônomos não podem contar um grande planeta rochoso a partir de um pequeno planeta gasoso. Hu foi pioneiro em um método para detectar minerais de superfície em exoplanetas e definiu a assinatura química atmosférica da atividade vulcânica, o que não ocorreria em um planeta gasoso.
Sinais vitais
Quando os cientistas estão avaliando um possível planeta habitável, "a vida deve ser a hipótese de último recurso", disse Cable. "Você deve eliminar todas as outras explicações". Identificar possíveis falsos positivos para o sinal da vida é uma área de pesquisa contínua na comunidade de exoplanetas. Por exemplo, o oxigênio na atmosfera da Terra vem dos seres vivos, mas o oxigênio também pode ser produzido por reações químicas inorgânicas.
Shawn Domagal-Goldman, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, procura sinais de vida ou sinais de vida inequívocos ou biológicos. Uma bioassinatura pode estar encontrando duas ou mais moléculas em uma atmosfera que não deveria estar lá ao mesmo tempo. Ele usa essa analogia: se você entrou em um dormitório universitário e encontrou três estudantes e uma pizza, você poderia concluir que a pizza havia chegado recentemente, porque os estudantes universitários rapidamente consumiam pizza. O oxigênio "consome" o metano, dividindo-o em várias reações químicas. Sem entradas de metano da vida na superfície da Terra, nossa atmosfera se tornaria totalmente esgotada de metano dentro de poucas décadas.
Terra como Exoplaneta
Quando os seres humanos coletam imagens diretas de exoplanetas, mesmo o mais próximo aparecerá como um punhado de pixels no detector - algo como a famosa imagem de "ponto azul" da Terra de Saturno. O que podemos aprender sobre a vida planetária a partir de um único ponto?
Stephen Kane, da Universidade da Califórnia, Riverside, apresentou uma maneira de responder a essa pergunta usando a câmera de Imagem Polychromatic da Terra da NASA no Observatório do Clima Espacial Profundo da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (DSCOVR). Essas imagens de alta resolução - 2.000 x 2.000 pixels - documentam os padrões climáticos globais da Terra e outros fenômenos relacionados ao clima. "Estou levando essas imagens gloriosas e colapsando-as para um único pixel ou um punhado de pixels", explicou Kane. Ele corre a luz através de um filtro de ruído que tenta simular a interferência esperada de uma missão exoplanetária.
O DSCOVR tira uma foto a cada meia hora e está em órbita há dois anos. Suas mais de 30.000 imagens são, de longe, o registro contínuo mais longo da Terra a partir do espaço existente. Ao observar como o brilho da Terra muda quando a maioria das partes terrenas está em vista em comparação com a visão com maioria de água, Kane conseguiu reverter a engenharia da taxa de rotação da Terra - algo que ainda não foi medido diretamente para exoplanetas.
Quando vamos encontrar a vida?
Todo cientista envolvido na busca por vida está convencido de que a vida está lá fora. Suas opiniões diferem quando acharemos.
"Eu acho que em 20 anos teremos encontrado um possível candidato", diz del Genio. Considerando sua experiência com Tombaugh, ele acrescentou: "Mas meu histórico para prever o futuro não é tão bom".
Rushby, por outro lado, diz: "Penso que é na escala das décadas. Se eu fosse um homem de apostas, o que eu não sou, eu irei para a Europa ou Enceladus. "
Em quanto tempo encontraremos um exoplaneta habitável, depende realmente de existir um relativamente próximo, com a órbita corretae o tamanho, e com as bioassinaturas que podemos reconhecer, disse Hu. Em outras palavras, "sempre há um fator de sorte".
