Estaremos sós no Universo?

O Universo abriga no seu seio uma imensidade de diferentes modos de existir: estrelas, planetas, satélites, quasares, buracos negros, poeiras, moléculas, partículas… Um subconjunto desse grupo tem vida inteligente. Seremos, porém, os únicos?… Num tão imenso Cosmos?…

Desafios para o séc. XXI
Nas últimas décadas do séc. XX, e mais precisamente na última, a possibilidade de existência de vida noutros planetas converteu-se num tema de interesse público generalizado, graças à divulgação de certas descobertas científicas, nomeadamente, a existência de outros sistemas planetários orbitando estrelas como o “nosso” Sol e as informações provenientes das sondas enviadas aos planetas Marte e Júpiter.

Entrámos no século XXI sem provas experimentais inequívocas da existência de vida no Universo, para além da que alberga o nosso planeta. Isso, contudo, não significa que outras expressões de vida não existam. Afinal, a humanidade ainda “só” chegou a caminhar sobre a superfície da Lua e as nossas sondas espaciais, de acção limitada, apenas visitaram uma pequena parte dos planetas do Sistema Solar. A nossa busca é, pois, recente e de curto alcance. A falta de evidências experimentais deve interpretar-se mais como insuficiência de informação do que como ausência de vida ou como sinal de improbabilidade de que ela exista em outro lugar.

Apesar dessa escassez de conhecimentos, podemos hoje dizer que a maioria dos cientistas e um número crescente de pessoas consideram como muito provável a existência de vida em outros mundos. Esta “quase-certeza” não “cai do céu”, nem é fruto de uma imaginação mais (ou excessivamente) fértil! De facto, assenta no conhecimento cada vez mais aprofundado que hoje possuímos sobre a formação e constituição do Universo e sobre o modo como surgiu, evolui e se sustém a vida na Terra.

Uma pergunta incontornável
A procura de vida extraterrestre impõe uma questão prévia: o que é a vida? Parece uma pergunta simples (”está-se mesmo a ver o que é!”) mas, quando tentamos responder, afinal percebemos a dificuldade que encerra. Bem… (começamos…) parece fácil distinguir o que está “vivo” do que é “inerte”: os animais estão vivos e as pedras não!

Na verdade, a vida é um dos conceitos mais difíceis de definir em ciência, uma vez que os critérios usados para o fazer são também, pelo menos quando considerados individualmente, aplicáveis à matéria considerada “não-viva”. Não deveremos deixar de ter presente que qualquer definição que façamos sobre o que é a vida está condicionada pelo conhecimento que temos das entidades “vivas” e das entidades “inertes” com as quais partilhamos a nossa existência terrena.

Em geral, consideramos “vivo” um organismo que possui capacidade própria para se mover em direcção a um objectivo a atingir (procurar nutrientes, afastar-se do calor, etc.), responder a estímulos externos, reproduzir-se por meios próprios, consumir nutrientes para sobreviver e, eventualmente, para se multiplicar; crescer e desenvolver-se, aumentando em complexidade e atingindo um estádio adulto.

Para cada uma das afirmações anteriores, poderemos encontrar contra-exemplos. As montanhas crescem, ainda que o façam a uma escala temporal geológica. Os cristais minerais também. Os ciclos de gelo e degelo quebram certas rochas e cristais, dividindo-os, e cada troço pode continuar a crescer. Uma mula, descendente do cruzamento de uma égua com um burro, é geralmente um animal estéril (( Nos últimos anos registaram-se casos esporádicos (um ou outro na China e um, muito recente, em Portugal) de reprodução de uma mula.)), não se pode reproduzir, e ninguém ousaria dizer que não se trata de um ser vivo! Fora de uma célula hospedeira, um vírus (situando-se no limiar do que hoje admitimos como “vivo”), não parece ser mais do que um sólido cristalino composto por proteínas. Quando se aloja numa célula, contudo, usa a química da célula para se reproduzir e fá-lo com muita eficiência. Mesmo uma definição mais completa - por exemplo, quando consideramos um organismo vivo como um sistema que pode interagir com o ambiente em que está inserido, trocar com ele energia ou matéria e ser capaz de se multiplicar - é também aplicável ao nascimento e divisão das estrelas!

O aspecto que pretendemos salientar é que não é possível especificar facilmente nenhuma propriedade aplicável apenas e só à vida. Não parece haver uma distinção absolutamente óbvia entre matéria viva e matéria inerte, uma vez que as propriedades características da vida também se encontram na matéria considerada inerte. Não obstante, e esta parece ser (um)a chave da questão, embora não se distingam pelo tipo de características, distinguem-se pelo grau de complexidade que apresentam. Na verdade, todas as formas de vida são mais complexas do que as formas não-vivas. Neste sentido, a generalidade dos cientistas considera que a vida provém da não-vida por evolução química, por construção gradual de blocos cada vez mais elaborados e complexos de matéria “inerte”. Trata-se, portanto, de uma definição química de vida.

Talvez este modo de falar sobre a vida nos deixe perplexos e um tanto desiludidos. Provavelmente, quando nos olhamos ao espelho, quando pensamos e sentimos, achamo-nos mais, muito mais, do que meros agregados complexos de substâncias químicas! Este é, no entanto, o retrato que a ciência de hoje nos dá de nós mesmos. Um bom exemplo disso, acontece quando vamos ao médico e nos queixamos de problemas de ordem emocional ou mental, ou mesmo quando realizamos exames neurológicos tecnicamente avançados e regressamos a casa cheios de medicamentos químicos; é esse princípio de entendimento da vida que está a ser aplicado: um conjunto de processos bioquímicos com repercussões ao nível emocional e mental.

Entretanto.talvez a vida seja mais do que um mero conjunto de reacções químicas e processos bioquímicos. Talvez a vida seja uma qualidade que anima toda a matéria mas que só se torna perceptível para nós a partir de certos graus de complexidade da mesma (matéria). Talvez a forma ou o molde em que a vida se manifesta adquira justamente a complexidade necessária para que ela (vida) se possa expressar. (Nesse caso a função determinaria o órgão!) Esta é uma concepção antiquíssima e, por certo, respeitável e digna de se ter em conta. ÃL;€ luz do actual conhecimento científico, todavia, a vida é um aglomerado químico complexo e são os vestígios dessa vida química que procuraremos descobrir fora do nosso planeta.

A vida química na Terra

C, H, N, O
A vida química na Terra é constituída por moléculas nas quais a presença de carbono é imprescindível. Não deixa de ser extraordinário que, em 92 elementos naturais existentes no Universo, só 21 desempenhem um papel essencial no funcionamento da vida terrestre. Os elementos principais, para além do carbono (C), são o hidrogénio (H), o oxigénio (O), o azoto (N), o enxofre (S) e o fósforo (P). Outros elementos relevantes são o sódio (Na), o potássio (K), o magnésio (Mg), o cálcio (Ca) e o cloro (Cl). Em menores quantidades, encontramos o manganês (Mn), o ferro (Fe), o cobalto (Co), o cobre (Cu) e o zinco (Zn), recorrendo ainda alguns organismos ao boro (B), ao alumínio (Al), ao vanádio (V), ao molibdénio (Mo) e ao iodo (I). Existem outros elementos que também participam na biologia, embora com menor relevância. É o caso do silício (Si), abundante em muitos organismos unicelulares, do níquel (Ni), que actua como catalizador em vários organismos, e do bromo (Br), encontrado em certas formas marinhas.
Os elementos mais comuns do universo são, por ordem decrescente de abundância, o H, He (hélio), O, C, N, Ne (néon), Si, Mg, Fe, S, Ar (árgon), Al, Ca, Ni e Na. Por sua vez, os que mais abundam na crosta terrestre são O, Si, Al, Fe, Ca, Na e K. Percebe-se assim que a vida química não está baseada nos elementos mais abundantes na crosta terrestre (ou mesmo no Universo, uma vez que o He é o segundo mais abundante) mas nos de propriedades químicas mais favoráveis. O carbono, devido à possibilidade de formar 4 ligações simples ou ligações duplas e triplas, torna-se o único átomo capaz de formar extensas moléculas de grande complexidade estrutural e forte estabilidade química. Por outro lado, o C existe na fase gasosa (nomeadamente ligado ao O e formando o CO2) e também se dissolve na água, permitindo que os organismos a ele acedam com grande facilidade, tanto na atmosfera como nos oceanos.

Por ser um elemento muito abundante na crosta terrestre, o Si tem sido apontado como uma possível alternativa ao carbono. No entanto, ao contrário deste elemento, o silício não existe em fase gasosa nem se dissolve na água em quantidades suficientemente abundantes para responder aos requisitos mínimos que parecem permitir a existência de vida.

Água
A presença de água líquida é hoje generalizadamente aceite como um dos requisitos sem o qual a vida na Terra não se poderia ter desenvolvido. Permitindo dissolver nutrientes e detritos, a água actua como meio de transporte das diversas substâncias químicas e é ela própria um reagente.

Porquê a água e não outro líquido? Sobretudo por duas propriedades específicas. Em primeiro lugar, por permanecer no estado líquido num intervalo grande de temperaturas - como sabemos, entre os 0o (ponto de congelação) e os 100o Celsius (ponto de ebulição), à pressão atmosférica. Pode permanecer ainda no estado líquido para além destas temperaturas: por exemplo, na presença de sais, como no mar, mantendo-se líquida abaixo dos 0o C, e quando as pressões são maiores do que a pressão atmosférica, como pode acontecer no interior da terra ou no fundo dos oceanos, mantendo-se líquida acima dos 100o C.

Outras substâncias como o amoníaco (líquido entre -78o C e -33o C), o metano (líquido entre -182o C e -164o C) ou o etano (líquido entre -183o C e -89o C) poderiam ser também bons candidatos; porém, o intervalo de liquidez não é tão amplo e a temperatura superior desse intervalo é negativa em todos os 3 casos; a essas temperaturas tão baixas, as reacções químicas no interior dos possíveis organismos ocorreriam a ritmos muito mais lentos. Em geral, cada descida de 10o C reduz o ritmo das reacções químicas a metade. É possível que a vida na Terra não tivesse surgido tão pouco tempo após a formação do planeta (V. Infra) se se tivesse desenvolvido num destes líquidos.
A segunda característica especial da água é o facto de ser menos densa quando congelada, ou seja, de o gelo flutuar na água líquida em vez de se afundar. Devido a esta particularidade, mesmo quando a água à superfície gela, no interior mantém-se líquida, permitindo assim a sobrevivência de organismos e a continuidade dos processos químicos. Ainda que a vida possa existir em outros líquidos, as características mencionadas convertem a água no líquido mais propício para a sustentar.

Todos conhecemos as fases sólida, líquida e gasosa da matéria. A fase líquida constitui o meio de excelência para a realização das complexas reacções químicas associadas à geração da vida; contudo, essa fase é a mais rara do Universo! Na imensidão do espaço cósmico encontramos matéria na fase sólida (pó, meteoritos, asteróides,…) e na fase gasosa (nebulosas,..). Para um líquido não se evaporar, é necessário estar em contacto com um gás a pressão suficiente. Uma gota de líquido no espaço interestelar (pressão nula, não há atmosfera) evaporar-se-ia imediatamente. Os “habitantes” mais comuns do espaço cósmico são as estrelas mas todas as substâncias que as constituem são gasosas. Muitos planetas são também gasosos. Além disso, como sabemos, um líquido precisa de um sólido que o contenha, que o delimite. Assim, os líquidos requerem uma superfície sólida que os “ampare” e uma atmosfera que impeça a sua evaporação. Sistemas como a Lua, sem atmosfera, não podem ter água à superfície. Podem, no entanto, tê-la disponível em canais internos, eventualmente até aquecida por actividade vulcânica.

Fontes energéticas
Outro elemento essencial para o desenvolvimento da vida na Terra foram certamente as diferentes fontes energéticas disponíveis. Para além da energia solar, a vida pôde contar, entre outras, com a energia proveniente das descargas eléctricas devidas à actividade atmosférica, com a energia geotérmica proveniente do calor gerado na formação do planeta, da actividade vulcânica e da desintegração de elementos radioactivos no interior, e com a energia química desenvolvida nas reacções químicas.

Note-se igualmente que a geração e o desenvolvimento de vida dependem, ainda, não só da estabilidade do meio ambiente - entendida aqui como estabilidade geológica e climática - mas também da ausência de influências perturbadoras (como, por exemplo, impactos gigantes de meteoritos), as quais podem provocar alterações repentinas, eventualmente dramáticas, na temperatura, na disponibilidade de água e na exposição à luz solar. Admite-se que a vida não terá sobrevivido com carácter continuado na Terra até que o índice inicial dessas perturbações tenha sofrido um abaixamento considerável. Por outro lado, a luz ultravioleta procedente do Sol deve ter tido, inicialmente, efeitos de igual modo devastadores para a vida. Como sabemos, a exposição às emanações solares ultravioletas aniquila rapidamente qualquer organismo e esteriliza a superfície de qualquer planeta (todos conhecemos os efeitos nocivos associados à exposição à luz solar ultravioleta). Ainda que a quantidade total de energia solar fosse cerca de 30% menor na história inicial da Terra, a emissão de luz ultravioleta naquela época superava a actual em várias ordens de grandeza. Os organismos que habitavam debaixo da terra ou na água estariam completamente protegidos. A vida terrestre só terá migrado para a superfície quando aumentou a quantidade de oxigénio na atmosfera e, por sua vez, a abundância de oxigénio favoreceu a formação da camada de ozono que protege da radiação ultravioleta.

Uma questão de probabilidades
Actualmente, admite-se que existam na nossa galáxia cerca de 100 mil milhões de estrelas como o nosso Sol. Quantos planetas com atmosfera e líquidos à superfície existirão orbitando essas estrelas?
As modernas teorias de formação das estrelas consideram que sempre que se formam estrelas formam-se também planetas como um subproduto dessa reacção, e que os planetas maiores devem ainda possuir satélites gravitando em seu redor. Podemos, assim, partir do princípio de que a maioria das estrelas dá origem a sistemas solares maiores ou menores mas semelhantes ao nosso.

A Ciência calcula que a Terra exista há cerca de 4700 milhões de anos e hoje aceita-se que os primeiros sinais de vida terão aparecido cerca de 1000 milhões de anos depois. ÃL;€ falta de outros termos de comparação, tomaremos este período como o tempo médio necessário para o surgimento de vida num planeta. Assim, consideraremos que qualquer estrela que viva até cerca de 1000 milhões de anos (o tempo de vida de uma estrela depende, por exemplo, da sua massa inicial) não permitirá que a vida se forme em qualquer um dos planetas que gravitam à sua volta. Segundo esta perspectiva, na nossa galáxia, 80% das estrelas (80 mil milhões de estrelas) vivem tempo suficiente para que a vida se inicie num dos seus planetas.
As chamadas estrelas da 1a geração são essencialmente constituídas por hidrogénio e hélio gasosos e, caso se formem planetas à sua volta, muito provavelmente não serão planetas sólidos. Estrelas mais velhas, da 2a e 3a gerações, contêm substâncias de elementos mais pesados, os quais favorecem a criação de planetas sólidos. Na nossa galáxia, estima-se que somente 20% das estrelas são de 2a e 3a geração e, assim, “apenas” cerca de 20 mil milhões de estrelas terão planetas sólidos gravitando em seu redor.

Por sua vez, admitimos que é necessário que os planetas descrevam órbitas quase circulares em volta do sol para que este constitua uma fonte de energia contínua e permita que a química da vida se desenvolva. Ora, alguns sóis fazem parte de sistemas binários e ternários de estrelas, tornando, por diferentes razões, o ambiente à sua volta inadequado ao desenvolvimento de planetas com órbitas regulares e reduzindo assim o número que nos interessa para cerca de 10 mil milhões de estrelas.

Agora, é necessário que esses planetas, descrevendo órbitas regulares em volta de um sol com um tempo de vida suficientemente longo, possuam massa suficiente para ter atmosfera e manter a água ou outras substâncias na fase líquida à sua superfície. Admitamos que no nosso sistema solar, onde se conhecem cerca de 50 planetas (já incluindo os seus satélites), apenas o planeta Terra tem as condições indicadas e que a mesma proporção se encontra nos outros sistemas solares. As hipótese de encontrarmos planetas com as condições desejadas seriam, portanto, de 1 em 50, o que nos leva a 2% dos 10 mil milhões de estrelas. Ou seja, só na nossa galáxia, poderão existir 200 milhões de planetas com atmosfera e líquidos à sua superfície.
Será possível a vida ter-se originado e estar em desenvolvimento nesses planetas?

Um propósito da Natureza?
Durante os anos 30 do século XX realizaram-se experiências laboratoriais em que moléculas inorgânicas simples eram misturadas e atingidas com descargas eléctricas (para estimular a emissão de luz por parte dessas moléculas) ou irradiadas com luz ultravioleta para simular as condições a que a Terra esteve sujeita no período inicial da sua formação. Verificou-se, ao fim de alguns dias, que se tinham formado moléculas orgânicas simples, nomeadamente, aminoácidos. Ora, os aminoácidos são os blocos de construção fundamentais das proteínas e estas são a base dos seres vivos que conhecemos.

De tempos a tempos, a Terra é atingida por materiais provenientes do espaço, os nossos conhecidos meteoritos. A maior parte destes projécteis é feita de pedra e metais, especialmente ferro. Alguns, poucos, são constituídos por rochas ricas em carbono e nestes os cientistas encontraram moléculas orgânicas simples. Estas moléculas orgânicas são diferentes das produzidas actualmente pelos seres vivos terrestres mas, admitindo que os meteoritos são feitos de matéria pertencente ao nosso sistema solar, a descoberta destas moléculas indica que a química elementar da vida poderia estar já em formação enquanto o Sol e os seus planetas desenvolviam o processo de aglomeração e condensação.

No espaço sideral há nuvens de gás, as nebulosas, a partir das quais se formam as estrelas quando as condições se propiciam. Estas nuvens são essencialmente constituídas por hidrogénio e hélio. Nos últimos 20 anos, contudo, têm-se encontrados vestígios de outras moléculas e os telescópios de infravermelhos detectaram a presença de algumas moléculas orgânicas simples.

Os três factos relatados, quer de origem laboratorial, quer provenientes da investigação da matéria extraterrestre, sugerem que a química orgânica, ou seja, a presença de compostos simples à base de carbono, é uma característica da matéria cósmica e não apenas de circunstâncias especiais criadas à superfície do planeta Terra.

Por outro lado, o facto de a vida química encontrada na Terra ser baseada em moléculas complexas de carbono parece indicar que, encontradas as condições ambientais adequadas, a química orgânica se poderá ter desenvolvido no sentido de favorecer a criação de moléculas de maior complexidade, com graus de organização e estrutura cada vez mais elaborado.
Assim, o conhecimento científico actual sugere que a Natureza contenha em si, espalhado pelo Cosmos, o mesmo potencial de vida que terá proporcionado o aparecimento e a evolução da vida na Terra.

(… continua no próximo número, com a apresentação do resultado das investigações realizadas até agora nos planetas do Sistema Solar e outras considerações.)

Liliana Ferreira
Licenciada em Física; Doutorada em Física da Radiação; Professora no Departamento de Física da Universidade de Coimbra; Investigadora na Faculdade de Ciências de Lisboa.

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