30.1: O contexto cósmico da vida
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Objetivos de
Ao final desta seção, você poderá:
- Descreva as condições químicas e ambientais que tornam a Terra hospitaleira para a vida
- Discuta a suposição subjacente ao princípio copernicano e descreva suas implicações para os astrônomos modernos
- Entenda as questões subjacentes ao paradoxo de Fermi
Vimos que o universo nasceu no Big Bang há cerca de 14 bilhões de anos. Depois que a bola de fogo densa e quente inicial da criação esfriou o suficiente para que os átomos existissem, toda a matéria consistia em hidrogênio e hélio (com uma quantidade muito pequena de lítio). À medida que o universo envelheceu, os processos dentro das estrelas criaram os outros elementos, incluindo aqueles que compõem a Terra (como ferro, silício, magnésio e oxigênio) e aqueles necessários para a vida como a conhecemos, como carbono, oxigênio e nitrogênio. Esses e outros elementos se combinaram no espaço para produzir uma grande variedade de compostos que formam a base da vida na Terra. Em particular, a vida na Terra é baseada na presença de uma unidade-chave conhecida como molécula orgânica, uma molécula que contém carbono. Especialmente importantes são os hidrocarbonetos, compostos químicos compostos inteiramente de hidrogênio e carbono, que servem como base para nossa química biológica, ou bioquímica. Embora não entendamos os detalhes de como a vida na Terra começou, é claro que, para tornar possíveis criaturas como nós, eventos como os que descrevemos devem ter ocorrido, resultando no que é chamado de evolução química do universo.
O que tornou a Terra hospitaleira para a vida?
Há cerca de 5 bilhões de anos, uma nuvem de gás e poeira nessa vizinhança cósmica começou a entrar em colapso sob seu próprio peso. A partir dessa nuvem formou-se o Sol e seus planetas, junto com todos os corpos menores, como cometas, que também orbitam o Sol (Figura\(\PageIndex{1}\)). O terceiro planeta do Sol, ao esfriar, acabou permitindo a formação de grandes quantidades de água líquida em sua superfície.
A variedade química e as condições moderadas na Terra acabaram levando à formação de moléculas que poderiam fazer cópias de si mesmas (se reproduzir), o que é essencial para o início da vida. Ao longo dos bilhões de anos da história da Terra, a vida evoluiu e se tornou mais complexa. O curso da evolução foi pontuado por mudanças ocasionais em todo o planeta causadas por colisões com alguns dos corpos menores que não chegaram ao Sol ou a um dos mundos que o acompanhavam. Como vimos no capítulo sobre a Terra como Planeta, os mamíferos podem dever seu domínio da superfície da Terra a essa colisão há 65 milhões de anos, que levou à extinção dos dinossauros (junto com a maioria dos outros seres vivos). Os detalhes de tais extinções em massa são atualmente o foco de um grande interesse científico.
Através de muitas curvas sinuosas, o curso da evolução na Terra produziu uma criatura com autoconsciência, capaz de fazer perguntas sobre suas próprias origens e lugar no cosmos (Figura\(\PageIndex{2}\)). Como a maior parte da Terra, essa criatura é composta por átomos que foram forjados em gerações anteriores de estrelas — neste caso, reunidos em seu corpo e cérebro. Podemos dizer que, por meio dos pensamentos dos seres humanos, a matéria no universo pode se tornar consciente de si mesma.
Pense nesses átomos em seu corpo por um minuto. Eles estão meramente emprestados a você pela biblioteca de átomos que compõe nosso canto local do universo. Átomos de vários tipos circulam pelo seu corpo e depois o deixam — com cada respiração que você inspira e expira e com a comida que você ingere e excreta. Mesmo os átomos que ocupam uma residência mais permanente em seus tecidos não farão parte de você por muito mais tempo do que você está vivo. Por fim, você retornará seus átomos ao vasto reservatório da Terra, onde eles serão incorporados a outras estruturas e até mesmo a outros seres vivos nos próximos milênios.
Essa imagem da evolução cósmica, de nossa descendência das estrelas, foi obtida por meio dos esforços de cientistas em muitos campos ao longo de muitas décadas. Alguns de seus detalhes ainda são provisórios e incompletos, mas nos sentimos razoavelmente confiantes em seus contornos gerais. É notável o quanto pudemos aprender no pouco tempo em que tivemos os instrumentos para sondar a natureza física do universo.
O Princípio Copernicano
Nosso estudo da astronomia nos ensinou que sempre erramos no passado sempre que afirmamos que a Terra é de alguma forma única. Galileu, usando a tecnologia recém-inventada do telescópio, nos mostrou que a Terra não é o centro do sistema solar, mas apenas um dos vários objetos que orbitam o Sol. Nosso estudo das estrelas demonstrou que o próprio Sol é uma estrela bastante indistinta, na metade de seu longo estágio de sequência principal, como tantos bilhões de outras. Também não parece haver nada de especial em nossa posição na Via Láctea, e nada de surpreendente na posição de nossa galáxia em seu próprio grupo ou em seu superaglomerado.
A descoberta de planetas ao redor de outras estrelas confirma nossa ideia de que a formação de planetas é uma consequência natural da formação de estrelas. Identificamos milhares de exoplanetas — planetas orbitando em torno de outras estrelas, desde planetas enormes orbitando perto de suas estrelas (informalmente chamados de “Júpiters quentes”) até planetas menores que a Terra. Um fluxo constante de descobertas de exoplanetas está levando à conclusão de que planetas semelhantes à Terra ocorrem com frequência — o suficiente para que provavelmente existam muitos bilhões de “exo-Terras” somente em nossa própria Via Láctea. Do ponto de vista planetário, planetas menores não são únicos.
Os filósofos da ciência às vezes chamam a ideia de que não há nada de especial em nosso lugar no universo de princípio copernicano. Diante de tudo isso, a maioria dos cientistas ficaria surpresa se a vida estivesse limitada ao nosso planeta e não tivesse começado em nenhum outro lugar. Existem bilhões de estrelas em nossa galáxia com idade suficiente para que a vida se desenvolva em um planeta ao seu redor, e também há bilhões de outras galáxias. Astrônomos e biólogos há muito tempo conjecturam que uma série de eventos semelhantes aos da Terra primitiva provavelmente levou a organismos vivos em muitos planetas ao redor de outras estrelas e, possivelmente, até mesmo em outros planetas do nosso sistema solar, como Marte.
A verdadeira questão científica (para a qual atualmente não sabemos a resposta) é se a bioquímica orgânica é provável ou improvável no universo em geral. Somos um resultado afortunado e extremamente raro da evolução química, ou a bioquímica orgânica é uma parte regular da evolução química do cosmos? Ainda não sabemos a resposta para essa pergunta, mas os dados, mesmo uma quantidade extremamente pequena (como encontrar sistemas vivos “não relacionados a nós” em um mundo como Europa), nos ajudarão a chegar lá.
Então, onde eles estão?
Se o princípio copernicano for aplicado à vida, a biologia pode ser bastante comum entre os planetas. Levado ao limite lógico, o princípio copernicano também sugere que uma vida inteligente como nós pode ser comum. Inteligência como a nossa tem algumas propriedades muito especiais, incluindo a capacidade de progredir por meio da aplicação de tecnologia. A vida orgânica em torno de outras estrelas (mais antigas) pode ter começado um bilhão de anos antes do que nós na Terra, então elas podem ter tido muito mais tempo para desenvolver tecnologia avançada, como enviar informações, sondas ou até mesmo formas de vida entre estrelas.
Diante dessa perspectiva, o físico Enrico Fermi fez uma pergunta há várias décadas que agora é chamada de paradoxo de Fermi: onde eles estão? Se a vida e a inteligência são comuns e têm uma tremenda capacidade de crescimento, por que não existe uma rede de civilizações galácticas cuja presença se estende até mesmo a um sistema planetário “tardio” como o nosso?
Várias soluções foram sugeridas para o paradoxo de Fermi. Talvez a vida seja comum, mas a inteligência (ou pelo menos a civilização tecnológica) é rara. Talvez essa rede surja no futuro, mas ainda não teve tempo de se desenvolver. Talvez existam fluxos invisíveis de dados passando por nós o tempo todo que não estamos suficientemente avançados ou sensíveis o suficiente para detectar. Talvez espécies avançadas considerem uma prática não interferir na consciência imatura e em desenvolvimento, como a nossa. Ou talvez civilizações que atinjam um certo nível de tecnologia se autodestruam, o que significa que não existem outras civilizações agora em nossa galáxia. Ainda não sabemos se existe alguma vida avançada e, em caso afirmativo, por que não estamos cientes disso. Ainda assim, talvez você queira manter essas questões em mente ao ler o restante deste capítulo.
Existe uma rede de civilizações galácticas além do nosso sistema solar? Se sim, por que não podemos vê-los? Explore as possibilidades no vídeo de desenho animado “The Fermi Paradox—Where Are All the Aliens?” https://youtu.be/sNhhvQGsMEc
Resumo
A vida na Terra é baseada na presença de uma unidade-chave conhecida como molécula orgânica, uma molécula que contém carbono, especialmente hidrocarbonetos complexos. Nosso sistema solar se formou há cerca de 5 bilhões de anos a partir de uma nuvem de gás e poeira enriquecida por várias gerações de produção de elementos mais pesados nas estrelas. A vida é feita de combinações químicas desses elementos feitas por estrelas. O princípio copernicano, que sugere que não há nada de especial em nosso lugar no universo, implica que, se a vida pudesse se desenvolver na Terra, ela também deveria ser capaz de se desenvolver em outros lugares. O paradoxo de Fermi pergunta por que, se a vida é comum, formas de vida mais avançadas não entraram em contato conosco.
Glossário
- molécula orgânica
- uma combinação de carbono e outros átomos — principalmente hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre — alguns dos quais servem como base para nossa bioquímica