Por que a origem da vida e do próprio Universo pode ser para sempre incognoscível
Pode haver um limite rígido para o nosso conhecimento do Universo.
- A humanidade tem duas questões antigas e profundas. A primeira é sobre a origem do Universo; o segundo sobre a origem da vida.
- Infelizmente, existem limitações físicas que dificultam a pesquisa. Só podemos voltar no tempo até 300.000 anos após o Big Bang. Não sabemos exatamente o que aconteceu antes disso.
- Da mesma forma, os biólogos podem rastrear toda a vida até um único tipo de organismo. Mas não sabemos o que veio antes dele.
A humanidade tem duas questões antigas e profundas. A primeira questão diz respeito à origem de tudo o que existe, o próprio cosmos. A segunda pergunta é como um mundo sem vida poderia gerar espontaneamente organismos auto-replicantes que conquistariam o planeta. Essas duas questões de origens compartilham um conjunto tênue de conexões.
A primeira envolve a grande Teoria Geral da Relatividade de Einstein, descrevendo a natureza fundamental do espaço e do tempo, e o Modelo Padrão da física de partículas, que oferece descrições ornamentadas dos campos quânticos emergentes do Big Bang. A segunda questão enfoca a geobioquímica da replicação do RNA em fontes hidrotermais, bem como as preocupações da teoria da informação sobre a correção de erros em tal replicação.
Por mais diferentes que pareçam esses tópicos, ambos levam os cientistas ao limite do pensamento criativo.
Apenas neblina além do horizonte
A origem da vida e o Universo estão presos pelo problema da horizontes .
Na Terra, em um dia claro e em um terreno relativamente plano, o horizonte é simplesmente a maior distância que você pode ver antes que a curvatura do planeta desapareça de vista. (isso vem cerca de 3 milhas de distância para a pessoa média ). O horizonte representa, portanto, um limite fundamental, imposto pelas circunstâncias físicas, até onde você pode ver. A cosmologia e a origem da vida estão sujeitas a uma espécie de horizonte, e esses horizontes moldam como os pesquisadores devem abordar suas questões mais fundamentais.
Na cosmologia, o horizonte mais importante surge apenas 300.000 anos após o Big Bang, durante uma breve transição chamada recombinação . Antes da recombinação, o Universo era quente e denso o suficiente para ser basicamente uma sopa suave de elétrons, prótons e nêutrons, junto com fótons.
Os fótons interagiram fortemente com as partículas carregadas. Nenhuma partícula de luz poderia viajar muito longe antes de ser espalhada por um elétron. Desta forma, a matéria e a luz do Universo foram fortemente acopladas. À medida que o cosmos se expandia e esfriava, as partículas de matéria eventualmente desaceleravam o suficiente para que os elétrons e prótons de cargas opostas se encontrassem. Eles se emparelharam para formar os primeiros átomos de hidrogênio. Uma vez que isso aconteceu, os fótons não tinham mais parceiros de dança. (O hidrogênio não se acopla fortemente à radiação como os elétrons livres faziam.) Subitamente livres para cruzar o cosmos sem impedimentos, hoje eles preenchem o Universo como o radiação cósmica de fundo em micro-ondas .
O que importa para nossa discussão é que a recombinação impôs um horizonte sobre o quão longe no tempo podemos ver usando a luz. Existe o que os cientistas chamam de Superfície da última dispersão , que é o local no tempo em que ocorreu a recombinação - onde esses fótons foram subitamente liberados. A superfície da última dispersão é como uma névoa. Você não pode ver através dele para obter uma visão direta de como era o Universo além ou antes dele. Existem outras pistas importantes que podemos usar para entender o Universo primitivo - é isso que quero dizer sobre os cientistas serem inteligentes - mas em termos de luz, a superfície da última dispersão representa um horizonte de visão.
Antepassado desconhecido da vida
O estudo da vida na Terra e sua origem também tem um horizonte que se impõe e tem um nome. é chamado LUCA : o Último ancestral comum universal .
Inscreva-se para receber histórias contra-intuitivas, surpreendentes e impactantes entregues em sua caixa de entrada toda quinta-feiraSabemos que a evolução na Terra (e provavelmente em qualquer outro lugar do Universo) funciona por um processo chamado descendência com modificação. Os organismos se reproduzem e passam seus genes para seus filhos. De vez em quando, ocorrem mutações aleatórias. Se eles levarem a uma melhor adaptação dentro do ambiente, organismos inteiramente novos podem aparecer.
Usando uma variedade de métodos, os biólogos mapearam a árvore das relações entre os seres vivos ao longo da longa história habitada da Terra, que remonta a mais de três bilhões de anos. Eles foram capazes de ver quando as diferentes linhagens da vida se separaram umas das outras. Por exemplo, humanos, chimpanzés e bonobos compartilham um ancestral comum que viveu há cerca de seis milhões de anos. Humanos e tubarões compartilham um ancestral comum que viveu por volta 440 milhões de anos atrás .
Por meio desses tipos de estudos, os biólogos podem rastrear toda a vida até um único tipo de organismo. As estruturas básicas da bioquímica desta entidade, incluindo o uso de DNA , são o que todas as formas de vida na Terra usam hoje (com exceção de alguns vírus, que usam RNA - se considerarmos os vírus um tipo de forma de vida). Não sabemos muito sobre essa criatura. Não temos fósseis diretos de sua existência. Mas podemos inferir sua existência da árvore da vida. Deve ter havido um último ancestral comum universal que deu origem a toda a vida na Terra.
O reconhecimento do LUCA é um triunfo das ciências biológicas modernas. Mas também é um horizonte além do qual não podemos ver, muito parecido com a superfície da última dispersão. LUCA é onde a trilha direta termina, e isso nos deixa com muitas grandes questões. Poderia, por exemplo, ter havido mais de uma origem da vida na Terra? Talvez houvesse versões diferentes de auto-replicadores, mas a que levou ao LUCA venceu. O que veio antes de LUCA em sua própria linhagem? LUCA, afinal, representa a forma viva da qual todos descendemos, não necessariamente a origem da própria vida. Como os cosmólogos recuando ainda mais na história cósmica, os biólogos devem ser criativos ao buscarem recuar ainda mais nas brumas do tempo.
Os limites do conhecimento
O legal de tudo isso é como revela algo fundamental sobre a ciência. Os horizontes existem porque as evidências vêm com restrições que não sabemos como quebrar. Isso significa que nem toda pergunta direta pode encontrar uma resposta direta. A trilha pode simplesmente esfriar ou desaparecer. Nesse ponto, surge a pergunta mais interessante de todas: o que você fará a seguir?
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