• Começa com um estrondo

Qual será o legado da humanidade para o Universo?

Os últimos 70 anos nos levaram mais longe do que os 70.000 anteriores. Mas podemos fazer mais do que criar um disco dizendo: 'Nós estávamos aqui?'

Principais conclusões

• No momento, existem apenas alguns milhares de estrelas, todas dentro da Via Láctea, que são capazes de detectar que algo especial está acontecendo aqui na Terra.
• Ao contrário de todas as outras espécies que já surgiram em nosso planeta natal, a humanidade tornou-se tecnologicamente avançada e começou a entender e explorar o Universo como nenhuma outra civilização terrestre jamais o fez.
• Qual será o nosso legado final? Vamos simplesmente ser extintos e deixar a evidência de nossa presença aqui no registro fóssil da Terra? Ou vamos aproveitar ao máximo a chance que agora temos em nossas mãos?

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Quando a Terra se formou, o Universo já existia há cerca de 9,3 bilhões de anos. Centenas de bilhões de estrelas só na Via Láctea nasceram antes do nosso Sol, e bilhões e bilhões delas já haviam morrido, enriquecendo o meio interestelar para as gerações futuras. Elementos pesados, moléculas complexas e até compostos orgânicos existiam antes da formação da Terra. Quase assim que a Terra terminou de se formar, a vida surgiu nela. Em uma cadeia ininterrupta de eventos que abrange mais de 4 bilhões de anos, a vida sobreviveu, prosperou e se diversificou em todo o nosso planeta.

Foi apenas nos últimos cem anos, no entanto, que a humanidade se tornou tecnologicamente avançada de uma maneira que um observador externo seria capaz de detectar. Somente desde o início da revolução industrial que modificamos nosso planeta e/ou o ambiente ao seu redor de maneira que uma civilização extraterrestre avançada e inteligente notaria. Mesmo assim, um observador suficientemente avançado teria que olhar para a Terra a cerca de 250 anos-luz para determinar que algo especial está acontecendo aqui. Nos últimos dez mil anos, a humanidade se tornou a forma de vida dominante no planeta. Os dinossauros, por outro lado, dominaram a Terra por dezenas de milhões de anos, mas seu legado para o Universo agora só existe no registro fóssil.

Podemos deixar um legado maior do que os dinossauros deixaram? É possível, mas apenas se trabalharmos juntos para torná-lo realidade. Aqui está como.

Conceito artístico de meteoros impactando a Terra antiga. Alguns cientistas pensam que tais impactos podem ter fornecido água e outras moléculas úteis para a vida emergente na Terra, enquanto outros pensam que a própria formação da Terra forneceu todas as sementes necessárias para o surgimento da vida, e que a vida se desenvolveu apesar, e não por causa disso. , esses impactos de meteoros.

Ao longo da história natural do planeta Terra, vários marcos importantes foram alcançados. Primeiro, a vida surgiu em nosso planeta a partir de moléculas precursoras não vivas. Essas entidades biológicas primitivas encontraram maneiras de metabolizar recursos de seu ambiente e também se reproduzir: fazer cópias de si mesmas. Em algum momento, o acúmulo de recursos tornou-se possível, provavelmente por meio do desenvolvimento de uma membrana que poderia “manter as coisas boas”, bem como “manter as coisas ruins do lado de fora”, ao mesmo tempo em que permitia trocas desejáveis. Com o tempo, características como fotossíntese, respiração aeróbica, reprodução sexual e multicelularidade evoluíram.

Nos últimos cerca de 600 milhões de anos, muitas espécies complexas e diferenciadas surgiram para dominar seu ambiente, com muitas se tornando o organismo máximo do planeta sob uma ampla variedade de métricas. No entanto, apesar de seus sucessos de outrora, o que eles têm para mostrar hoje? Por falar nisso, o que o planeta Terra tem para mostrar?

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Apenas uma memória, codificada no registro fóssil e nos códigos genéticos de seus descendentes, de sua antiga presença na Terra. Os restos naturais que persistem são apenas o equivalente à escultura de uma criança em uma árvore, simplesmente afirmando: “Nós estávamos aqui”.

Ritmites de maré, como a formação Touchet mostrada aqui, podem nos permitir determinar qual era a taxa de rotação da Terra no passado. Durante o surgimento dos dinossauros, nosso dia estava mais próximo de 23 horas, não 24. Há bilhões de anos atrás, logo após a formação da Lua, um dia estava mais próximo de meras 6 a 8 horas, em vez de 24 .

Mas a humanidade é, até onde sabemos, uma classe de animal fundamentalmente diferente. Muitas espécies, no passado – à sua maneira, por assim dizer – conquistaram o mundo. De predadores de ponta a espécies com a maior biomassa até aquelas com os códigos genéticos mais longos e ricos em informações, a Terra viu uma tremenda variedade de formas de vida complexas e diferenciadas.

• Mas nenhum deles era tão inteligente quanto os humanos, pelo menos, até onde sabemos como definir inteligência.
• Nenhum deles se tornou tecnologicamente avançado, alterando consciente e voluntariamente a composição atmosférica do planeta em escala global.
• Nenhum deles construiu arranha-céus, veículos submersíveis, dispositivos para realizar voos motorizados ou foguetes que escaparam da atração gravitacional da Terra.
• E nenhum deles, até onde sabemos, jamais fez qualquer tipo de tentativa bem-sucedida de compreender o Universo ao seu redor de maneira científica.

Mas nos temos. Embora todos esses feitos sejam, à sua maneira, conquistas notáveis, é esse último – entender o Universo – que realmente nos separa de todas as outras criaturas vivas que já vieram antes de nós.

À direita, estão ilustrados os bósons de calibre, que medeiam as três forças quânticas fundamentais do nosso Universo. Há apenas um fóton para mediar a força eletromagnética, existem três bósons mediando a força fraca e oito mediando a força forte. Isso sugere que o Modelo Padrão é uma combinação de três grupos: U(1), SU(2) e SU(3).

Não se pode exagerar o quão revolucionário é saber, simultaneamente:

• do que o Universo é feito nas escalas menores e mais fundamentais,
• como esses minúsculos constituintes da realidade interagem entre si, uns com os outros e com o Universo maior como um todo,
• e como esses constituintes se reúnem e se unem para formar estruturas em todas as escalas cósmicas,
• desde o nascimento do nosso Universo como o conhecemos em um Big Bang quente até os dias atuais, 13,8 bilhões de anos depois.

Cada avanço tecnológico e de melhoria de vida que desenvolvemos nos últimos cem anos depende do conhecimento adquirido com esses avanços científicos. Muitas tecnologias derivadas que agora damos como garantidas – incluindo transporte moderno, aquecimento e refrigeração, distribuição de mercadorias e recursos de telecomunicações – surgiram simplesmente porque estávamos buscando conhecimento além das atuais fronteiras científicas. Em termos de retorno sobre o investimento, sem dúvida não há melhor maneira de beneficiar o futuro a longo prazo de nossa espécie do que aumentar nosso investimento em pesquisa e desenvolvimento básicos e fundamentais.

Na verdade, não é exagero argumentar que os avanços que ocorreram nos últimos 30, 70 ou 100 anos superam facilmente os avanços cumulativos da humanidade nos 100.000 anos anteriores.

Ao longo de 50 dias, com um total de mais de 2 milhões de segundos de tempo total de observação (o equivalente a 23 dias completos), o Hubble eXtreme Deep Field (XDF) foi construído a partir de uma parte da imagem anterior do Hubble Ultra Deep Field. Combinando a luz ultravioleta através da luz visível e até o limite do infravermelho próximo do Hubble, o XDF representa a visão mais profunda da humanidade do cosmos: um recorde que permaneceu até o primeiro campo profundo do JWST ser lançado em 11 de julho de 2022.

Pense na imagem acima e em tudo o que ela revela. Dentro desse quadrado roxo está, no momento, nossa visão mais profunda do Universo já tomada: o Hubble eXtreme Deep Field . Compilada a partir de um total de 23 dias de observações feitas com o Telescópio Espacial Hubble, esta janela para o abismo do espaço abrange apenas 1/32.000.000 de todo o céu. E, no entanto, neste pequeno quadrado, podem ser encontradas 5.500 galáxias – galáxias grandes, massivas e brilhantes.

Os objetos mais próximos mostrados aqui são estrelas fracas dentro da Via Láctea, onde a luz que estamos recebendo tem apenas milhares de anos. Os objetos mais distantes, em comparação, são galáxias primitivas da primeira infância do Universo, cuja luz só chega após uma jornada que durou mais de 13 bilhões de anos. Devido ao Universo em expansão, esses objetos ultradistantes estão atualmente localizados a mais de 30 bilhões de anos-luz de nós. Mesmo que tentássemos alcançá-los, partindo hoje e viajando na velocidade da luz, nunca chegaríamos lá; o Universo em expansão os afasta de nós a uma taxa tão grande que não poderíamos alcançá-los enquanto ainda obedecemos às leis da física.

Isso pode parecer, cientificamente, como o coroamento de nossa espécie. Mas, na realidade, é simplesmente representativo de outro passo à frente que demos em nossa compreensão do que existe, e pode ser facilmente seguido por outro salto gigante ainda maior.

As correntes estelares sendo extraídas de uma das galáxias membros do Quinteto de Stephan brilham nesta imagem, mas ainda mais espetaculares são a rica seleção de galáxias de fundo que podem ser vistas em detalhes gloriosos por trás dos objetos próximos em primeiro plano. Com os recursos sem precedentes do JWST, “estudos de galáxias de fundo” podem ser conduzidos como ciência extra e bônus no topo da maioria das pesquisas pretendidas realizadas com o JWST.

Quando você pensa no legado e na marca que a humanidade pode deixar no Universo, para onde os seus sonhos o levam?

• Eles levam você a lugares onde resolvemos os problemas de nossos dias: guerra, violência, agitação, desigualdade, pobreza, fome e catástrofe ambiental?
• Eles levam você para um futuro tecnologicamente avançado, onde os humanos se movem livremente de planeta em planeta, sistema estelar em sistema estelar, até galáxia em galáxia?
• Eles levam você a lugares onde vivemos vidas ricas, gratificantes e conectadas, onde a exploração e a doença e a crueldade deliberadamente infligida são relíquias do passado?

Esses sonhos não precisam permanecer meras fantasias; podemos transformá-los em metas. A maneira como alcançamos esses objetivos começa pequeno: investindo na pesquisa científica básica necessária para resolver nossos problemas subjacentes, entender o Universo e as regras pelas quais ele atua e reunir os vários componentes dele de tal maneira que possamos, passo a passo, alcançar esses vários marcos.

Todos nós temos sonhos sobre o que nossa civilização pode ser: quão duradoura ela pode ser e como, apesar de nossas origens humildes e cósmicas insignificantes, podemos não apenas compreender o Universo, mas explorá-lo enquanto ainda aproveitamos nosso tempo dentro dele. E enquanto - como você pode ver facilmente, acima - o Telescópio Espacial James Webb (JWST) está novamente transformando o que sabemos sobre toda a existência, também é apenas mais um passo que nos obriga a dar mais um.

Uma combinação de dados de raios-X, ópticos e infravermelhos revela o pulsar central no núcleo da Nebulosa do Caranguejo, incluindo os ventos e fluxos que os pulsares cuidam da matéria circundante. A mancha branco-arroxeada brilhante central é, de fato, o pulsar do Caranguejo, que gira cerca de 30 vezes por segundo. Um observatório de raios-X da próxima geração pode revelar características, em novas energias e em resoluções superiores, com as quais só podemos sonhar hoje.

Durante o restante da década de 2020 e ao longo da década de 2030, continuaremos explorando o Universo – e para aprender o que o compõe e como ele veio a ser assim – de várias maneiras novas e empolgantes. Teremos dois novos observatórios terrestres que nos darão as imagens de objetos no espaço com a mais alta resolução de todos os tempos: o Giant Magellan Telescope e o European Extremely Large Telescope. Não estaremos detectando apenas ondas gravitacionais do solo, mas também no espaço, graças à próxima missão LISA. E aprenderemos mais sobre neutrinos e outras partículas que viajam até nós de fontes intergalácticas, à medida que nossos detectores e instalações se tornam mais sensíveis do que nunca.

Mas há muito mais por aí esperando por nós, todos exigindo apenas um investimento relativamente insignificante para nos ajudar a chegar lá. Um novo conjunto de radiotelescópios, o Very Large Array de próxima geração, pode ser o avanço necessário para fazer contato com uma espécie extraterrestre inteligente. UMA proposto telescópio super-Hubble pode ser o observatório inovador que finalmente nos permite encontrar planetas habitados além do nosso Sistema Solar. E uma nova frota de grandes observatórios – cobrindo comprimentos de onda como raios-X e infravermelho distante – poderia representar uma melhoria ainda maior do que o JWST representa sobre tudo o que veio antes dele.

Se outros planetas habitados existirem em nossa galáxia, a tecnologia de um futuro próximo que estará à nossa disposição neste século, ou talvez até 2040, poderá ser capaz de descobri-lo primeiro. Equipado com um coronógrafo e um espelho primário maior, a próxima missão principal da NASA depois do Telescópio Romano Nancy, provisoriamente codinome LUVex, pode ser exatamente o observatório para encontrar um planeta habitado pela primeira vez.

O alcance total desta visão para o avanço científico, apresentado no relatório decenal Astro2020 entregue pelas Academias Nacionais, poderia ser realizado investindo apenas US $ 2 bilhões por ano no orçamento de astrofísica da NASA. Não é um adicional US$ 2 bilhões por ano, mas um total de US$ 2 bilhões por ano. (Como um aparte: você pode acreditar em tudo o que aprendemos sobre o Universo, já, com um orçamento anual dedicado à astrofísica da NASA significativamente menos de US$ 2 bilhões por ano?) Com esse nível de investimento, sustentado nos próximos 20-30 anos, poderíamos realizar plenamente essa visão proposta: um salto transformador para nossa compreensão científica do que é o Universo e como ele surgiu ser assim.

Durante anos, a única notícia que alguém ouvia sobre o JWST era sobre seus problemas. Quão acima do orçamento foi, quão mal administrado foi, quão atrasado foi, etc. Com todo o seu poder agora em exibição, no entanto, não estamos todos apenas ansiosos nas vistas de tirar o fôlego do Universo que está fornecendo , mas impressionado com o desempenho muito melhor do que ousamos imaginar. Com melhor eficiência e resolução superior em comparação com o que foi projetado, bem como mais que o dobro da expectativa otimista de vida útil da missão (mais de 20 anos, em oposição aos 5,5-10 anos para os quais foi projetado), ilustra verdadeiramente o que podemos alcançar quando nos atrevemos a dar um tiro na ciência em escala de civilização.

Esta composição de imagem quase perfeitamente alinhada mostra a primeira visão de campo profundo do JWST do núcleo do cluster SMACS 0723 e a contrasta com a visão mais antiga do Hubble. Observar os detalhes da imagem que estão ausentes dos dados do Hubble, mas presentes nos dados do JWST, nos mostra quanto potencial de descoberta aguarda os cientistas que trabalham com o JWST.

Não há dúvida de que aqui e agora, na Terra em meados de 2022, vivemos em uma sociedade alarmantemente fraturada. Uma combinação de fatores grande e crescente desigualdade, insegurança alimentar e de água e energia, pandemias mortais, turbulência política e conflito global entre eles só serve para amplificar isso. Você pode ficar tentado a perguntar: “Com todos os problemas que o mundo tem, por que se preocupar em investir nossos recursos limitados em pesquisa científica básica?”

Embora há muitas razões práticas para fazê-lo , incluindo um retorno sobre o investimento praticamente garantido maior que 1, uma série de novas tecnologias derivadas que certamente surgirão e avanços que prometem revolucionar a forma como nos vemos no Universo, há outra razão mais nobre para fazê-lo.

É porque há mais nessa existência do que nossas disputas sobre os recursos encontrados nesta rocha importante, mas mundana, que todos chamamos de lar. Existe um universo inteiro para explorar e entender, e essa é uma perspectiva que todos podemos compartilhar e nos perguntar. De muitas maneiras, a busca do que está além das fronteiras atuais do que conhecemos pode servir como a argamassa de que precisamos para manter unida nossa sociedade fraturada. Um investimento sustentado em ciência, para o bem de toda a humanidade de todos os tempos, pode ser exatamente o que precisamos neste momento crítico do desenvolvimento de nossa espécie.

Esta imagem de três painéis mostra a visão simulada do mesmo alvo astronômico, NGC 3603, visto com o Hubble (à esquerda), o Very Large Telescope com óptica adaptativa (no centro) e o European Extremely Large Telescope atualmente em construção ( à direita). O aumento na nitidez é um reflexo do aumento da resolução resultante de ter um espelho primário maior, bem como instrumentação superior para trabalhar.

É sempre possível, quando olhamos em volta para todos os problemas enfrentados pelos seres humanos em todo o mundo, que um dos muitos eventos que poderiam trazer o fim da civilização humana possa ocorrer. Poderíamos nos envolver em uma guerra nuclear, varrendo até o último humano do planeta no processo. Uma praga, um vulcão ou um impacto dos céus podem destruir totalmente nossa civilização moderna, assim como o envenenamento de nosso meio ambiente ou a destruição arbitrária de ecossistemas vitais. Eventos menores, como uma explosão solar energética , pode levar a uma série de desastres menores e de longo prazo que ameaçam nosso modo de vida moderno, matando bilhões no processo. Há um risco existencial de que podemos nos destruir: ser os arquitetos de nossa própria queda, apesar de nosso conhecimento e capacidades tecnológicas sem precedentes.

Mas há um outro lado aqui. Neste momento crítico, também podemos nos tornar os heróis que o mundo precisa agora. Poderíamos enfrentar os desafios do nosso planeta com as melhores ferramentas à nossa disposição: nosso conhecimento científico coletivo e capacidades tecnológicas. Podemos investir mais neles e generosamente. Nosso legado, se conseguirmos, pode ser muito mais do que uma simples marca mundana em nosso canto local do cosmos, deixando uma inscrição metafórica de que “Estávamos aqui”. Em vez disso, poderíamos mostrar a todas as outras civilizações ainda por vir como isso é feito. Em vez de “Nós estávamos aqui”, nossa mensagem poderia ser: “Aqui está o quão longe chegamos, e talvez você possa ir ainda mais longe ao seguir nossos passos”. É hora, em vez de simplesmente fazer as grandes perguntas, de cavarmos fundo e chegarmos bem quando se trata de buscar as respostas definitivas.

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