Astrobiologia

Exobiologia ou Astrobiologia (outros termos são exopaleontologia, bioastronomia e xenobiologia) é o estudo da origem, evolução, distribuição, e o futuro da vida no Universo. Ou seja, é o estudo das origens, evolução, distribuição e futuro da vida em um contexto cósmico. Ela trabalha com conceitos de vida e de meios habitáveis que serão úteis para o reconhecimento de biosferas que poderão ser diferentes da nossa. A astrobiologia envolve a procura por planetas potencialmente habitáveis fora do Sistema Solar, a exploração de Marte a de planetas e satélites externos, pesquisas de laboratório e de campo sobre as origens e evolução da vida primitiva na Terra, e estudos do potencial adaptativo da mesma em nosso planeta e no espaço. A astrobiologia utiliza pesquisas multidisciplinares que compreendem astronomia, biologia molecular, ecologia, ciências planetárias, ciências da informação, tecnologias de exploração espacial e disciplinas correlatas. Esse vasto caráter interdisciplinar da astrobiologia resulta em visões e compreensão amplas de fenômenos cósmicos, planetários e biológicos, porém requer o esforço coordenado e conjunto de pesquisadores de diversas áreas

A etimologia de astrobiologia vem do grego antigo “astron”, “estrela, constelação”; “bios”, “vida”; e “logia”, “estudo”. Apesar da astrobiologia ser um campo emergente e em desenvolvimento, a questão da existência de vida em outros lugares no Universo é uma hipótese verificável e portanto um ramo passível de investigação científica. Apesar de antigamente ser considerada fora da ciência mainstream, a astrobiologia virou um campo de estudo formal no século XX. A NASA fundou seu primeiro projeto de astrobiologia em 1959 e estabeleceu um programa de astrobiologia em 1960. O programa de exploração espacial Viking da NASA, que começou em 1976, incluía três experimentos biológicos criados para verificar a possibilidade de traços de vida em Marte. Em 1971, a NASA fundou a Busca por Inteligência Extraterrestre (Search for Extra-Terrestrial Intelligence – SETI) para procurar pelos céus por evidência de comunicação interestelar provinda de uma civilização de um planeta distante. Outra missão espacial não tripulada para Marte, o Mars Pathfinder , aterrissou em 1997 trazendo vários experimentos exopaleontológicos na esperança de achar fósseis microscópicos nas rochas do planeta vermelho.

No século XXI, a astrobiologia virou o foco de um número crescente de missões da NASA e da Agência Espacial Européia . O primeiro workshop europeu sobre astrobiologia ocorreu em Março de 2001 na Itália , e o resultado foi o programa Aurora. Atualmente, a NASA hospeda um instituto astrobiológico (NASA Astrobiology Institute) e um número crescente de universidades norte-americanas, inglesas, canadenses, irlandesas e australianas agora oferecem programas de graduação em astrobiologia.

Um foco particular da astrobiologia moderna é a busca por vida em Marte pela sua proximidade espacial e por sua história geológica. Existe um número crescente de evidências que sugere que Marte antigamente possuía uma quantidade considerável de água em sua superfície, sendo que a água é um precursor essencial para a vida baseada no carbono.

Missões feitas especialmente para procurar por vida incluem o já citado programa Viking e as sondas Beagle 2, os dois em Marte. Os resultados do programa Viking foram inconclusivos e as sondas Beagle 2 falharam na transmissão de dados para o controle na Terra, assim é provável que elas tenham quebrado em solo marciano. Uma missão futura com um importante papel astrobiológico seria a Jupiter Icy Moons Orbiter, planejada para estudar as luas congeladas de Júpiter, pois algumas delas podem ter água líquida, mas a missão foi cancelada. Recentemente, a espaçonave Phoenix sondou a superfície de Marte a procura de evidências de vida microscópica presente ou passada e de uma possível história de presença de água lá.

Em 2011, a NASA planeja lançar o veículo explorador Mars Science Laboratory (laboratório científico marciano) que irá continuar a busca de vida presente ou passada em Marte utilizando-se de uma variedade de instrumentos científicos. A Agência Espacial Européia está desenvolvendo o veículo explorador astrobiológico ExoMars, que irá ser lançado em 2018.

A União Astronômica Internacional regularmente organiza grandes conferências internacionais através do seu Commission 51: Bioastronomy. Commission 51 - Bioastronomy: Search for Extraterrestrial Life desde 1982, sendo que atualmente a Universidade do Havaí organiza e hospeda essa comissão.

Astrobiologia no Brasil

O Grupo Brasileiro de Astrobiologia (AstroBio-Brazil, no CNPq) iniciou formalmente suas atividades em Março de 2006, a partir da realização, no Rio de Janeiro, do 1st Brazilian Workshop on Astrobiology, no Fórum de Ciência e Cultura da UFRJ. No ano seguinte, em 24 de Outubro de 2007, o grupo foi aceito na rede da European Astrobiology Network Association (EANA). Isso representou um passo importante para as atividades da disciplina no país, na medida em que abre a possibilidade de colaborações e intercâmbio com cientistas europeus da área. Agora, a Astrobiologia crescerá muito no Brasil devido a criação do 1° Laboratório Brasileiro de Astrobiologia, o AstroLab, no Hemisfério Sul. O centro de estudos brasileiro está sendo instalado em Valinhos, no Observatório Abrahão de Moraes, ligado ao Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo.

Principais temas de pesquisa em Astrobiologia

A comunidade brasileira tem manifestado interesse em vários temas de astrobiologia nos últimos anos, e podemos citar a guisa de exemplo:

Análise de dados de Titã: As observações de Titã pela Cassini serão analisadas para estudo de sua meteorologia, desenvolvimento de modelos de transferência radiativa, para definir composição da sua atmosfera, para aplicação em outras atmosferas de corpos celestes.

Envelopes circunstelares de objetos jovens: Medir fotometrica, espectroscopica e interferometricamente envelopes de estrelas jovens,sobretudo em bandas de moléculas astrobiologicamente interessantes a fim de identificar potenciais sítios de formação biológica favorável.

Formação e evolução de CHONs em diversos ambientes astrofísicos: A química da vida terrestre se baseia nos elementos C, H, O, N, os elementos quimicamente ativos com maiores abundâncias cósmicas. É provável que a vida em geral seja baseada em CHONs. O objetivo é a estimativa das abundâncias de compostos baseados em CHONs em diversos ambientes astrofísicos. Será usado o código de evolução quimiodinâmica CHEMODYN e a emissão IR obtida com a interface DUST. As previsões serão comparadas com observações de abundâncias, de galáxias até discos protoplanetários.

Identificação de biomoléculas no meio interestelar: O objetivo desta linha é identificar bandas em rádio de biomoléculas no MIS.

Investigação das condições de sobrevivência de microorganismos extremófilos em ambientes extraterrestres simulados: Simulações de ambientes extraterrestres em laboratório com o intuito de verificar a sobrevivência de microrganismos extremófilos em condições agressivas e investigar os mecanismos biológicos que podem contribuir para tal sobrevivência. Esse trabalho permite inferir a possibilidade desses microorganismos, ou microorganismos com mecanismos de resistência similares, sobreviverem ao ambiente extraterrestre, seja na superfície de outros planetas, seja em processos de transporte entre planetas.

Estrelas astrobiologicamente interessantes: idades, zonas habitáveis e órbitas galácticas: estudo de zonas habitáveis num conceito amplo e levando em conta condições astronômicas conhecidas.

Evolução química de biomoléculas no meio interstelar: Busca-se desenvolver equações e modelos que descrevam a evolução das abundâncias de biomoléculas importantes, tais como H2O, CO2, HCN, etc, no meio interestelar, a partir de um formalismo de Evolução Química da Galáxia misturado a considerações de Astroquímica.

Influência da atividade solar, da composição atmosférica terrestre e do campo geomagnético na vida da Terra: lições para a astrobiologia: A variação da atividade solar, da composição atmosférica terrestre e da intensidade do campo geomagnético foi registrada em diversas escalas temporais e pode-se relacionar a possíveis influências tanto na origem da vida na Terra como na sua evolução. Estes dados sugerem limite de variabilidade na atividade estelar, na composição atmosférica e nos campos magnéticos exoplanetários, permitindo o surgimento e evolução de vida semelhante a da Terra em exoplanetas a serem encontrados em zonas habitáveis.

Influência da incidência de radiação de alta energia em biosferas: Tem-se estudado os possíveis efeitos de radiação de alta energia, eletromagnética ou particulada, proveniente de fontes astrofísicas (flares solares, raios cósmicos, gamma-ray bursts, giant flares de soft-gamma repeaters, etc) sobre biosferas, tanto do ponto de vista de efeitos biológicos na escala molecular quanto na escala de ecossistemas, para o entendimento das possíveis influências na dinâmica ecológica e evolutiva global.

Formação de biomoléculas em atmosferas e superfícies planetárias: Pretende-se reproduzir dentro de uma câmara experimental, a química, a temperatura e o campo de radiação (Solar) presente em diferentes atmosferas e superfícies planetárias (ex. Titã, Marte, Vênus, Terra Primitiva, etc...), com o intuito de produzir resíduos orgânicos e novas moléculas consequentes do processo de fotólise na superfície de aerossóis suspensos na atmosfera ou mesmo no solo.

Fragmentação de biomoléculas em condições similares às do meio interestelar: Estudos da fragmentação de diversas biomoléculas por fótons energéticos ou partículas em condições de ultra-alto vácuo simulando o ambiente espacial têm sido realizados, de maneira a compreender a resistência das mesmas nessas condições. Tais estudos têm sido importantes para o cálculo do tempo de vida das diversas espécies moleculares, bem como para a geração de modelos químicos com as espécies químicas reativas formadas pelas fragmentações, os quais tem papel fundamental na química de moléculas biologicamente importantes no meio interestelar.

Planetas Extrassolares

Com as novas missões das Agências Espaciais do mundo, como a missão francesa CoRoT (com participação brasileira), e a norte-americana Kepler, da NASA, muitos cenários planetários foram procurados em nossaa galáxia. Com isso, aumenta ainda mais a nossa ambição de busca de vida fora da Terra. Após estabelecidas as taxas geoquímicas na Terra, como intemperismo, composição atmosférica bem como estudadas os fatores astrofísicos, como, luminosidade da estrela, distância entre o planeta e a estrela, os especialistas em geofísica podem calcular variáveis importantes, como a temperatura média global do planeta. Os resultados serão absolutamente favoráveis à vida caso as temperaturas permitam a existência de água em estado líquido e permaneça estáveis em um intervalo de tempo considerável, como, uns bilhões de anos. Apesar das cresencetes descobertas de planetas extrassolares (mais de 400) e as descobertas envolvendo exoplanetas em zona habitável, ainda os dados não serão completos para efetivamente comprovar a existência de vida, seja ela um microorganismo (mais provável) ou uma civilização tecnologicamente desenvolvida. Em maio de 2007, foi encontrado o primeiro planeta em zona habitável. Esse planeta de massa aproximada de 8 massas terrestres orbita uma estrela anã vermelha, na constelação de Libra, a Gliese 581, a aproximadamente 20 anos-luz do Sol. Pesquisas em todo o mundo prometem anunciar grandes descobertas relacionadas à caça de planeta em zona habitável nas próximas décadas.

A grande descoberta para a Astrobiologia

Sem dúvida alguma, a descoberta de vida fora de Terra seria uma das maiores descobertas da humanidade, por isso, cientistas do mundo inteiro se voltam para essa questão: "Estamos sós no Universo?". Em dezembro de 2010, cientistas da NASA, equipe liderada pela astrobióloga Felissa Wolfe-Simon, apresentaram a descoberta da bactéria extremófila GFAJ-1, encontrada nas margens do Lago Mono. Após o cultivo controlado em laboratório, os cientistas começaram a substituir gradativamente os elementos presentes na dieta da GFAJ-1; que por um fato inédito na biologia ela foi capaz de usar Arsênio (As) no seu metabolismo ao invés de Fósforo (P), que é um dos seis elementos comuns entre todos os seres vivos. Apesar do exagero criado pela Agência Espacial Americana, a descoberta abalou a comunidade científica internacional e mudou os rumos para a busca de vida fora da Terra.

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