Pergunte a Ethan: A vida na Terra seria possível se estivéssemos em qualquer outro lugar da galáxia?
Um planeta candidato a ser habitado sem dúvida sofrerá catástrofes e eventos de extinção. Se a vida deve sobreviver e prosperar em um mundo, ela deve possuir as condições intrínsecas e ambientais certas para permitir que assim seja. (NASA Goddard Space Flight Center)
Quão “especiais” somos para que a vida tenha sobrevivido e prosperado do jeito que aconteceu?
Embora existam centenas de bilhões de estrelas em nossa galáxia, muitas com planetas do tamanho da Terra na distância certa para água líquida em sua superfície, há grandes chances de vida em toda a Via Láctea. Pelo menos, é o que assumimos. Mas não é possível que as condições que temos em nossa localização nos tornem muito especiais na medida em que a vida sobrevive e prospera do jeito que tem aqui na Terra? É isso que Tayte Taliaferro quer saber, ao perguntar:
[O] que aconteceria se nosso sistema solar tivesse se formado um pouco mais acima no braço da galáxia? O que aconteceria se estivéssemos na ponta do braço? E se, teoricamente, em vez do enorme buraco negro no centro de nossa galáxia, nosso sistema solar estivesse lá? Haveria grandes diferenças climáticas? Seríamos capazes de sobreviver?
Vamos ver como as coisas seriam diferentes.
Uma ilustração de um disco protoplanetário, onde planetas e planetesimais se formam primeiro, criando “lacunas” no disco quando o fazem. O disco externo fornece o material que acaba criando os mantos, crostas, atmosferas e oceanos de planetas como o nosso. (NAOJ)
Aqui em nosso Sistema Solar, estamos relativamente bem informados sobre como tudo se desfez nos últimos 4,5 bilhões de anos. Uma nuvem molecular de gás com uma certa quantidade de enriquecimento - contendo cerca de 2% de elementos pesados em massa, juntamente com ~28% de hélio e ~70% de hidrogênio - entrou em colapso, dando origem a novas estrelas. Um deles seria o nosso Sol, que formou um disco protoplanetário ao seu redor, como praticamente todas as estrelas fazem.
Ao longo de milhões a dezenas de milhões de anos, o Sol quente ferveu o material no disco interno, enquanto o material externo, mais frio, caiu e se acumulou em torno dos núcleos pré-existentes. Os mundos mais massivos e gigantes continham grandes quantidades dos elementos mais leves (hidrogênio e hélio), enquanto os mundos menores e rochosos não. As interações gravitacionais fizeram o resto e determinaram o Sistema Solar ao qual chegamos hoje.
Existem muitas propriedades sobre a Terra e nosso Sistema Solar que parecem especiais, mas podem não ser necessárias para a vida. Ao contrário de todos os outros planetas rochosos do nosso Sistema Solar, a Terra tem uma lua gigante, que causa as marés e mantém nossa inclinação axial estável. Ao contrário de muitos outros sistemas solares, o nosso tem um grande gigante gasoso – Júpiter – um pouco além do local onde existe nosso cinturão de asteroides. E, ao contrário da maioria das estrelas da galáxia, estamos localizados nos arredores de um esporão de um braço espiral, a cerca de 25.000 anos-luz de distância do centro galáctico.
A estrutura da nossa Via Láctea foi mapeada razoavelmente bem, incluindo a posição do nosso Sol. Atualmente, não se sabe quais estrelas e regiões da galáxia são capazes de sustentar a vida. (NASA/JPL-Caltech/R. Hurt; usuário do Wikimedia Commons Cmglee)
Por 4,5 bilhões de anos na Terra, a vida continuou a sobreviver e evoluir, desenvolvendo mais complexidade, diversidade e com mais informações codificadas em seu DNA. Passamos por um grande número de eventos de extinção em massa, a maioria dos quais com causas desconhecidas ou apenas especulativamente conhecidas. Embora de 30% a talvez 70% das espécies em nosso mundo tenham sido exterminadas em vários momentos, mais recentemente a partir de um asteroide gigante há apenas 65 milhões de anos, a vida na Terra nunca vacilou. À medida que o tempo continuou, também aumentou a presença de atividade biológica em nosso planeta.
A porcentagem de espécies que foram extintas durante uma variedade de intervalos de tempo. A maior extinção conhecida é o limite Permiano-Triássico, cerca de 250 milhões de anos atrás, cuja causa ainda é desconhecida. A mais recente extinção em massa extrema, há 65 milhões de anos, causou a extinção de cerca de 30% das espécies do mundo. (Usuário do Wikimedia Commons Smith609, com dados de Raup & Smith (1982) e Rohde e Muller (2005))
De todas as características que a Terra tem, quais são absolutamente necessárias para a vida? E quais levariam a um planeta onde a história da vida contasse uma história diferente da nossa, mas onde tudo ainda fosse possível?
Até que realmente encontremos vida além da Terra, em planetas que estão além do nosso Sistema Solar, perguntas como essa inevitavelmente serão baseadas em especulação. Mas isso não é mera suposição; estas são as afirmações teóricas que podemos fazer usando a melhor ciência que temos à nossa disposição no momento. Com base em tudo o que sabemos, parece que as condições que tornam a vida possível são muito mais diversas e flexíveis do que a maioria das pessoas esperaria.
Quando o pólo norte da Terra está inclinado ao máximo para longe do Sol, ele está inclinado ao máximo em direção à Lua cheia, no lado oposto da Terra. A Lua estabiliza nossa órbita, mas também diminui a rotação da Terra. Não se sabe se tal lua é necessária para um planeta desenvolver ou sustentar a vida. (Observatório Astronômico Nacional ROZHEN)
Veja a grande lua da Terra, por exemplo. As forças gravitacionais dele mantêm nosso planeta girando no mesmo eixo ao longo do tempo. Nossa inclinação axial atual é de 23,5 graus, mas isso variará em escalas de tempo muito longas entre 22,1° e 24,5°. Um mundo como Marte, por outro lado, tem quase a mesma inclinação axial que a Terra: cerca de 25°. Mas ao longo de dezenas de milhões de anos, isso variará dez vezes mais do que na Terra: de um mínimo de 13° a um máximo de 40°.
Isso resulta em enormes variações no clima em várias latitudes de Marte, muito maiores do que qualquer era do gelo na Terra. Mas desde que a vida possa sobreviver a mudanças de temperatura de longo prazo ou migrar para zonas climáticas mais temperadas, isso não deve ser um problema. Curiosamente, as forças de maré da nossa Lua também diminuíram a duração do nosso dia: de ~8 horas para 24 horas nos últimos quatro bilhões de anos. Isso não parece ter afetado a vida em nada.
Os asteroides presentes no cinturão principal e os asteroides troianos ao redor de Júpiter podem ser pastoreados pelo planeta gigante, mas ainda não se sabe se Júpiter faz com que mais ou menos asteroides cruzem o caminho da Terra do que um sistema solar sem esse gigante gasoso veria. (Natureza)
Este é um acordo muito semelhante ao que acontece com Júpiter em nosso Sistema Solar. Claro, a sabedoria convencional é que Júpiter limpa o cinturão de asteroides, tornando muito menos provável que um asteroide colida com a Terra. Mas, na verdade, há muito debate em torno dessa questão. Por exemplo, considere a seguinte questão: a presença gravitacional de Júpiter aumenta ou diminui a probabilidade de que um asteróide seja enviado em nossa direção? Júpiter age como uma força perturbadora, transmitindo aleatoriamente uma velocidade adicional a qualquer coisa que se aproxime dele. Muitos asteroides serão expulsos, mas muitos asteroides estáveis podem se tornar potencialmente perigosos. Na equação cósmica para a vida, na verdade não temos certeza se isso é um resultado líquido positivo ou negativo.
Um mapa de densidade de estrelas na Via Láctea e céu circundante, mostrando claramente a Via Láctea, grandes e pequenas Nuvens de Magalhães, e se você olhar mais de perto, NGC 104 à esquerda do SMC, NGC 6205 ligeiramente acima e à esquerda de o núcleo galáctico, e NGC 7078 ligeiramente abaixo. Ao todo, a Via Láctea contém cerca de 200 a 400 bilhões de estrelas em sua extensão semelhante a um disco, com o Sol localizado a cerca de 25.000 anos-luz do centro. (ESA/GAIA)
Além disso, há um grande debate sobre quais estrelas podem sustentar a vida. Eles não só precisam não ser muito massivos e de curta duração, mas podem precisar ser mais maciços do que um certo limite. A maioria das estrelas – cerca de 80% delas – são anãs vermelhas. Com baixa luminosidade, eles bloqueiam seus planetas rapidamente e emitem grandes e frequentes erupções. A vida é possível ao redor deles, ou precisamos de uma estrela mais massiva, parecida com o Sol?
E a nossa posição na galáxia? Algumas coisas podemos falar com sensatez, como a presença e abundância de elementos pesados. Para ter planetas rochosos com os ingredientes propícios à vida, acreditamos que precisamos de elementos pesados suficientes para estar presentes. Sem esses elementos, só poderíamos ter gigantes gasosos e não poderíamos ter a diversidade de compostos à base de carbono de que precisamos para criar vida.
Uma visão de vários comprimentos de onda do centro galáctico mostra estrelas, gás, radiação e buracos negros, entre outras fontes. Há uma tremenda quantidade de material lá, incluindo os elementos pesados e compostos orgânicos que são os precursores necessários para a vida. Eles devem existir em abundância suficiente, no entanto, ou a vida será uma impossibilidade. (NASA/ESA/SSC/CXC/STScI)
Mas qual é o limite aí? Precisamos de toda a abundância de elementos pesados para fazê-lo funcionar? Será que metade da abundância ainda faria o trabalho? E os 10%? 1%? Podemos mapear a abundância de elementos pesados – o que os astrônomos chamam de metalicidade – em relação à posição de uma estrela em nossa galáxia. O que descobrimos, talvez surpreendentemente, é que enquanto as estrelas estiverem perto do plano do disco da Via Láctea e não muito perto ou muito longe do centro, elas serão mais ou menos como nós. O equilíbrio certo de elementos pesados, supondo que você precise cruzar um certo limite para tornar a vida possível, é realmente encontrado na maioria das estrelas da Via Láctea que estão sendo criadas hoje.
A relação entre onde as estrelas estão localizadas na Via Láctea e sua metalicidade, ou a presença de elementos pesados. Estrelas a cerca de 3.000 anos-luz do disco central da Via Láctea, em uma distância de dezenas de milhares de anos-luz, têm abundância de elementos pesados extremamente semelhantes ao Sistema Solar. (Zeljko Ivezic/Universidade de Washington/ Colaboração SDSS-II)
Ainda assim, deve haver locais onde as condições sejam simplesmente violentas demais para sustentar a vida. Uma estrela muito massiva, talvez com mais de 50% da massa do nosso Sol, não viveria o suficiente para a vida atingir a complexidade alcançada aqui na Terra. Um planeta habitado que está muito perto de um evento cataclísmico violento – como uma supernova ou explosão de raios gama – pode ter a vida nele extinta, embora isso seja discutível, pois a vida poderia sobreviver. E um lugar onde a densidade de estrelas fosse muito grande significaria que um planeta poderia ser ejetado de seu Sistema Solar ou ter sua órbita catastroficamente perturbada. As chances de tal ejeção são muito baixas onde estamos, mas aumentariam enormemente no centro galáctico.
Nos centros das galáxias, existem estrelas, gás, poeira e (como sabemos agora) buracos negros, todos orbitando e interagindo com a presença supermassiva central na galáxia. As massas aqui não apenas respondem ao espaço curvo, elas também curvam o espaço, e interações gravitacionais mútuas, juntamente com estrelas e planetas ejetados, são extremamente comuns. (ESO/MPE/Marc Schartmann)
Para que a vida tenha sucesso em um período de bilhões de anos, acreditamos que precisamos de três ingredientes principais: para que a vida comece, para manter estabilidade suficiente nas condições de um planeta para que a vida continue e para evitar eventos que resultem em 100% extinções. É muito fácil imaginar um planeta, como Marte, talvez, onde a vida começou. Mas se as condições planetárias mudassem para torná-lo inadequado para a vida, ou se uma catástrofe ocorresse para causar a extinção de todos os seres vivos, não poderíamos ter um mundo semelhante à Terra.
Eventos cataclísmicos ocorrem em toda a galáxia e em todo o Universo, de supernovas a buracos negros ativos, a fusão de estrelas de nêutrons e muito mais. Isso pode tornar alguns ambientes densos cheios de estrelas difíceis para planetas que podem se dignar a desenvolver vida, mas descartar completamente a possibilidade exigiria algumas evidências além das que temos no momento. (J. Wise/Georgia Institute of Technology e J. Regan/Dublin City University)
No entanto, para tudo isso, as chances são apenas contra os ambientes galácticos mais densos e esparsos. O centro galáctico é povoado por estrelas jovens e massivas, onde a vida está mais ameaçada; os arredores galácticos mais esparsos são onde é improvável que a vida comece em primeiro lugar. Até onde sabemos, uma vez que a vida começa em um mundo e começa a ficar sob a pele de um planeta, torna-se muito difícil extinguir.
Estamos absolutamente certos de que as condições que tivemos na Terra desde o seu início levaram a uma biosfera próspera, mas especulamos que condições muito diferentes ainda poderiam ter levado a um resultado semelhante. Na grande equação cósmica, não aposte contra a vida prosperar e sobreviver mesmo em uma tremenda diversidade de ambientes. Afinal, uma floresta tropical, uma fonte hidrotermal e as neves da Antártida estão repletas de vida. Um planeta alienígena pode não ser adequado para os humanos, mas pode ser adequado para os alienígenas que cresceram lá.
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Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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