Panspermia: (origem extraterrestre)

• Anaxágoras (sec V a.C.): Panspermia (= sementes em todo lugar): O universo é feito de um número infinito de sementes que se espalham no espaço e alcançaram a Terra.
  
  [Fonte: Obsdervatório UFMG
  

Geração espontânea

• Aristóteles de Estagira (384-322 a.C.): a vida surge ou por reprodução de seres vivos pre-existentes ou a partir de matéria sem vida, por geração espontânea.

Origem química

• Oparim (1920): a vida se formou a partir de moléculas orgânicas complexas.



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A origem química da vida

Oparin, anos 1920 - a "sopa primordial"

• Há 4 bilhões de anos a atmosfera da Terra não tinha oxigênio livre (atmosfera redutora)
• A atmosfera teria grandes quantidades de água, gás carbônico, metano e amônia
• A ação de fenômenos naturais energéticos, como relâmpagos, intensa radiação ultravioleta do sol (que penetraria a atmosfera na ausência de O2), vulcões, sobre essa mistura gasosa teria originado as primeiras moléculas orgânicas.


[Fonte: Revista Galileu"]

O experimento de Miller_Urey: carbono + água + amônio + metano + faíscas = aminoácidos


Experimento de Miller-Urey [Fonte: The evolution of Truth]


Base da vida na Terra:aminoácidos e proteínas

fenillananine [Fonte:wikipedia] molécula de DNA



O que é a vida?

" É o sopro do criador numa atitude repleta de amor " (Gonzaguinha)


O que é o "sopro da vida"? O que diferencia seres vivos de não vivos?


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Características biológicas dos seres vivos:
Amoeba proteus [crédito: Think quest]
• Organização em células
• Metabolismo: transformações químicas à custa de energia
• Crescimento: tranformação de materiais do meio para componentes do corpo
• Reprodução: cópias do organismo mediante tranferência genética
• Mutação: mudaças das características individuais
• Evolução:Reprodução da mutação, capacidade de adaptação

  
  Darwin's finches [Fonte: Think quest] Evolução humana [Fonte: Biologia on line]
  
  

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Extremófilos

Seres vivos que vivem em ambientes extremos de temperatura, pressão, acidez, etc.Na maioria são unicelulares, mas alguns são pluricelulares.

• Barófilos: suportam pressões extremas. Exemplo: micróbios que vivem a 2000 m de profundidade, se alimentando de rochas do fundo do mar
• Hipertermófilos: organismos que se desenvolvem em ambientes com temperatura acima de 100^oC, em vulcões, geiseres e fumarolas marinhas
• Acidófilos: se desenvolvem em ambientes de alta acidez. ex: microorganismos que vivem nas águas do Rio Tinto (Espanha), com ph 2.2, muitos metais e pouco oxigêno. Esses organismos se alimentam de minerais
• outros extremófilos: altas ambientes ultraalcalinos ou ultrasalinos,


Fonte:www.itqb.unl.pt/~Metalloproteins_Bioenergetics/extremofilos/page1.htm

O caso da bactéria que sobreviveu na Lua: Quando missão Apolo 12 trouxe de volta uma câmara Surveyor 3 enviada anteriormente, encontrou-se uma colônia da bactéria Streptococcus mitis, que tinha contaminado a espuma de isolamento da câmara antes de ser enviada à Lua, e sobrevieu não só a viagem de ida e volta, mas os três anos que esteve lá no solo na Lua. Esta bactéria é comum e inofensiva e vive no nariz, boca e garganta dos humanos.



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A procura da água na Lua
• Crateras na Lua foram originadas em impactos de asteróides (proposto por Gilbert, em 1893, por Baldwin, em 1949, e por Shoemaker em 1960; confirmado pelas missões Apolo)
• Questão: se a água na Terra foi originada em impactos de asteróides e cometas, tais impactos teriam originado água na Lua também? Poderia parte dessa água estar ainda lá?
• Em 1994 a sonda Clementine mapeou a superfície da Lua em rádio e encontrou o que parecia ser material gelado numa cratera no pólo sul da Lua que nunca recebe sol
• Observações da mesma região com o radio-telescopio de Arecibo não encontrou gelo
• Em 1994 a NASA enviou a Lunar Prospector para procurar mineirais ricos em hidrogênio no solo lunar. Novamente encontraram o que poderia ser gelo de água nas crateras polares.
• Ao fim da missão, a Lunar Prospector foi lançada contra o solo lunar: se houvesse gelo, nuvens de vapor dágua seriam levantadas no impacto. Nada foi observado.
• A procura por água ou comprovação da ausência dela continuará em 2008, com a Lunar Reconaissance Orbiter (LRO).

  Fonte:Sience@NASA

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  Procura de vida fora da Terra
  

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  Marte

  • Presença de água congelada na superfície; possibilidade de água líquida abaixo da superfície
  • Indícios positivos de processos metabólicos dados por excesso de oxigênio em rochas
  • Ausência de sinais de organismos vivos
  • Presença de nanobactérias em meteoritos ainda controversa

  Meteorito marciano ALH84001
  Água congelada na superfície de Marte

  Europa (satélite de Júpiter)

  • supefície coberta de gelo
  • evidências de água líquida abaixo da superfície

  
  Lua Europa, de Júpiter [crédito: ]

Titã (satélite de Saturno)

• atmosfera espessa de moléculas de nitrogênio
• evidências de lagos de metano
• detecção negativa de água

  

Io (satélite de Júpiter)

• condições de vida do tipo "extremófilo", mas..
• ausência de água



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Procura de vida inteligente fora da Terra

Vida na Terra tem 3,8 bilhões de anos

Levou 1 bilhão de anos para se desenvolver a vida

O Homo Sapiens Sapiens só tem 125 000 anos

Civilização tem 10000 anos

tecnologia para comunicação tem menos de 100 anos


Radiotelescópios de Arecibo (esquerda), em Porto Rico e Very Large Array (VLA, direita), em Socorro, Novo México


O projeto SETI

• 1959: Cocconi & Morrison publicaram “Searching for extraterrestrial Communication (Nature),
• 1960: Drake começou uma busca de sinais em Ceti e Eridani con el radiotelescopio de 25 m de G. Bank.
• 1961: 10 especialistas de diversas áreas (Drake, Sagan, Calvin (Premio Nobel de Química), entre outros) se reúnem. Drake formula sua equação


À esquerda: Mensagem codificada enviada pelo raditelescópio de Arecibo, em novembro de 1974 para os extraterrestres. No topo da mensagem estão números binários de 1 a 10; abaixo estão os números atômicos do hidrogêno, carbono, nitrogênio, oxigênio e fósforo, os componentes químicos básicos da vida na Terra; a seguir tem uma representação da molécula de DNA, uma figura humana, um esquema do sistema solar indicando a posição do Sol, e finalmente um desenho de Arecibo. A mensagem foi enviada na direção do aglomerado estelar M13, a 25000 anos-luz da Terra. À esquerda: Placa de alumínio dourado enviada nas naves Pioneer 10 (1972) e Pioneer 12 (1973). As placas levam imagens de um homem e uma mulher e vários símbolos dando informações sobre a origem da nave.

Fonte: Scientific American Brasil

Idéias básicas:

Número de civilizações existentes na nossa Galáxia (N) = número de civilizações que podem ter surgido no tempo de vida da galáxia (vários fatores) x fraçao desse tempo que dura uma civilização (t/T)

Taxa de formação estelar na Galáxia (R_*)

Determinado a partir de dados astronômicos, é o único termo conhecido

(R_*) ≅ (N_*)/ T

• N_* = Número de estrelas na nossa Galáxia (distância das outras maior do que 1 milhão de anos-luz)
• T = idade da Galáxia =(1 - 1,5) x 10¹⁰ anos
• Massa da Galáxia = (1 - 4 ) x 10¹¹ M_sol
• Massa média de uma estrela ≈ M^sol
• N_* = (1 - 4) x 10¹¹
• R_* ≅ 2-20 (Maior no passado, menor agora)

Fração de estrelas que têm planetas (f_p)

• Estrelas binárias são em torno de torno de 50%
• f_p = 0,1 (pessimista) - 0,6 (otimista)

Número de planetas ou luas tipo Terra por planeta (n_T)

• Mais de 250 planetas extrassolares descobertos até o momento
• (quase) Todos muito mais massivos do que a Terra

  

• Apenas 1 (descoberto em abril/2007) é possivelmente parecido com a Terra (M ∼ M_Terra, T ∼ 300 K
• n_T ∼ 0,1 (pessimista) - 2(otimista) ?

Fração de planetas que desenvolvem vida (f_v)

• Zona habitável: que tenha água em forma líquida, para permitir o movimento das partículas e a eventual formação de moléculas orgânicas complexas, e fontes de energia para manter metabolismo

  

• pequeno range de temperaturas
• pequeno range de distâncias da estrela
• f_v é desconhecida
• f_v = 0,001 (pessimista) - 1(otimista) ?

Fração de planetas onde surge vida inteligente (f_i)

• f_i é desconhecida
• f_i = 0,000001 (pessimista) - 1 (otimista)

Fração de planetas com vida inteligente com civilização tecnológica e vontade de se comunicar (f_c)

• f_c é desconhecida
• f_c = 0,001 (pessimista) - 1 (otimista) ?

Tempo de vida (anos) de uma civilização tecnológica (t)

• Humanos têm tecnologia de radar há menos de 100 anos
• Civilizações avançadas perduram?a (só conhecemos a nossa...)
• t é totalmente especulativa: 100 (pessimista) - 1 bilhão (otimista) ?

Hipótese otimista: N = 10⁹:

• 1 bilhão de civilizações na nossa Galáxia podem e querem se comunicar!

Hipótese pessimista: N = 10^-12:

• criaturas como os terráqueos são muito raras, apenas 1 caso em 1 trilhão de galáxias.
• no nosso universo observável tem 10¹¹ galáxias
• estamos sozinhos!

Considerações:

A " equação" de Drake não dá uma resposta, mas tem função de fazer abordagem sistemática do problema, levando em consideração os fatores envolvidos

Fatores " biológicos" (desenvolvimento de vida inteligente) e "sociológicos"(duração da civilização) introduzem as maiores incertezas

Estimativa da distância ao vizinho mais próximo

• Assumindo que as civilizações existentes estão distribuídas uniformemente na Galáxia
• N civilizações distribuídas uniformente em um volume ocupado por 4 x 10¹¹ estrelas, centrado no Sol
• A distância até a estrela mais próxima será o raio da região que contém 4 x 10¹¹/N estrelas
• A distribuição de estrelas na nossa Galáxia é aproximadamente 0,0025 estrelas/(anos-luz)³.
• O volume da região que contém 4 x 10¹¹/N estrelas é:
  

  V = 4 3 π d3(anos-luz )3 = 4 0,0025 × 1011 N
cujo raio é aproximadamente


r ≈ ( 160 N )1/3 ×104 anos-luz

• distância na estimativa de Drake: 10⁴ anos-luz.
• d_oti = 54 anos-luz
• d_pess = 5,4 x 10⁸ anos-luz

Tempo para fazer contato

• Contato por por rádio, que se desloca à velocidade da luz.
• Na estimativa de Drake: 10000 anos!
• d_oti = 54 anos
• d_pess = 5,4 x 10⁸ anos
• Para fazer uma viagem interestelar, a mínima energia necessária é aquela para sair do campo gravitacional do Sol. A velocidade de escape do Sol, à distância da Terra, é {[(2 G M_Sol )/UA]}. Calcule quanta energia por unidade de massa, em Joules/kg, é necessária para isso, lembrando que a massa do Sol é 2×1030 kg, e uma unidade astronômica (UA) é 1,5 ×10¹¹ m.
  
  

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  Paradoxo de Fermi

  Ou: Onde estão todos os outros?

  Enrico Fermi (1950): se de fato existem muitas civilizações inteligentes em nossa Galáxia, por que nunca detectamos seus sinais?

  Muitas seriam sem dúvida mais avançadas do que nós, teriam se "espalhado" pela Galáxia.

  Algumas respostas propostas:

  • Nossa civilização é a única da Galáxia. As condições para desenvolvimento da vida inteligente são muito raras.
  • As civilizações se auto-destroem
  • Os aliens existem mas estão escondidos
  • Os aliens vieram e nós somos seus descendentes
  • Os aliens existem, mas não podem se comunicar porque estão muito distantes
  
  

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  Nota:O projeto Phoenix de procurar por emissão de rádio vindo de cerca de 800 estrelas parecidas com o Sol e a no máximo 200 anos-luz de distância, usando os maiores rádio telescópios do mundo durante os últimos 10 anos (1994 a 2004) chegou ao fim sem encontrar qualquer emissão equivalente ao transmissores de nossos radares militares.:

  OVNIs

  astro.if.ufrgs.br/vida/index.htm

  
  

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  A equação de Drake modificada (Harrison):

  N(agora) = N* x A x B x (t/T)

  onde:
          N (agora) = número de civilizações em nossa Galáxia capazes de se comunicar
          N_* = Número de estrelas na nossa Galáxia (distância das outras maior do que 1 milhão de anos-luz)
          A = fatores astronômicos
          B = fatores biológicos
          t = tempo médio de duração da civilização
          T = idade da Galáxia
  

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  Número de estrelas na Galáxia (N_*)

  • Massa da Galáxia = (1 - 4 ) x 10¹¹ M_sol
  • Massa média de uma estrela ≈ M^sol
  • N_* = (1 - 4) x 10¹¹
  
  

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  Fatores astronômicos na equação;

  A = p₁ x p₂ x p₃

  • p₁ = fração de estrelas adequadas
  • p₂ = fração de estrelas adequadas com planetas tipo Terra
  • p₃ = fração desses planetas dentro da zona habitável
  
  

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  Fração de estrelas adequadas a ter planetas com vida (p₁)

  • Estrelas muito massivas têm vida muito curta
    • Levou 3-4 x 10⁹ anos para a vida inteligente se desenvolver na Terra
    • Portanto M ≤ 2 M_sol

      
      Histograma do número de estrelas perto do Sol, por tipo. As estrelas de baixa massa são as mais numerosas

  • Estrelas binárias (em torno de 50%) dificilmente têm órbita planetárias estáveis
  • Resultado: N _* = entre 10% (0,1) e 50% (0,5)
  • Harrison usa p₁ = 0,1
  
  

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  Fração de estrelas com planetas tipo da Terra (p₂)

  • Mais de 250 planetas extrassolares descobertos até o momento
  • (quase) Todos muito mais massivos do que a Terra

    

  • Apenas 1 (descoberto em abril/2007) é possivelmente parecido com a Terra (M ∼ M_Terra, T ∼ 300 K
  • Fração de estrelas com alguma planeta provavelmente alta
  • Fração de estrelas com planeta tipo Terra ainda totalmente desconhecida
  • Harrison assume P₂ = 0,1
  
  

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  Fração de estrelas com planetas tipo da Terra na zona habitável em torno da estrela (p₃)

• Zona habitável: que tenha água em forma líquida, para permitir o movimento das partículas e a eventual formação de moléculas orgânicas complexas, e fontes de energia para manter metabolismo

  

• pequeno range de temperaturas
• pequeno range de distâncias da estrela
• Harrison assume P₃ = 0,1
  
  

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  Fatores biológicos na equação (B)

  B = p₄ x p₅ x p₆x p₇

  • p₄ = fração de planetas habitáveis onde surge vida unicelular
  • p₅ = fração desses que desenvolvem vida multicelular
  • p₆ = fração desses que desenvolvem inteligência tipo humana
  • p₇ = fração desses que desenvolvem civilização tecnológica
  
  

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  Fração de planetas onde surge vida unicelular (p₄)

  • Na Terra isto levou 1 bilhão anos
  • Ainda não entendemos a origem da vida
    • Experimentos reproduzem primeiros passos
    • Mas formação e reprodução molecular é difícil de entender
  • p₄ é desconhecida
  • Harrison usa p₄ = 0,1
  
  

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  Fração de planetas com vida unicelular onde surge vida multicelular (p₅)

  • Na Terra isso levou 1,5 bilhao de anos.
  • p₅ é desconhecida
  • Harrison assume p₅ = 1 (otimista) ou 0.1 (pessimista)
  
  

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  Fração desses que desenvolvem inteligência do tipo da humana (p₆)

  4. ---