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Asteroides : O início e o fim da humanidade?

Asteroides têm seu próprio charme. Mais do que uma simples pedrinha espacial, um asteroide pode ser a resposta pra vida da Terra e mesmo o responsável pelo fim da humanidade no futuro. Várias agências de pesquisas têm concentrado seus esforços para entender melhor esses objetos.

A hipótese que a vida pode ter sido trazida a Terra é chamada de Panspermia. Essa ideia foi abandonada por muitos anos pela falta de dados que pudessem corroborar essa ideia mas no fim dos anos 70 com a descoberta de meteoritos originados de Marte na Terra, mostrou-se que era possível a troca de matéria entre objetos no espaço e essa hipótese ganhou força novamente. [1] [2]

A chegada de um asteroide com material orgânico na Terra não é simples. Os microrganismos precisam de um ambiente em que possam sobreviver durante toda a viagem interplanetária. Entretanto, experimentos espaciais demonstraram que com proteção ultravioleta mínima, vários tipos de microrganismos podem sobreviver por anos ao ambiente hostil do espaço. Os resultados demonstraram que os microrganismos poderiam sobreviver a aceleração para a velocidades de escape de Marte e ao impacto subsequente em superfícies de diferentes composições. Assim, há fortes evidências de que microrganismos podem sobreviver às condições de transferência interplanetárias [1].

O sistema Terra-Marte não é o único lugar onde transferência natural pode ocorrer. A descoberta de potencialmente ambientes habitáveis, como alguns satélites de Júpiter e Saturno, expande a possibilidade de transferência de vida no Sistema Solar [1].

Para estudar melhor as possibilidades de microrganismos e composição de asteroides, várias missões têm sido lançadas com o objetivo de coleta de material para a análise na Terra.

A Hayabusa, da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), foi desenvolvida para coletar amostras do asteroide Itokawa e devolvê-las à Terra. Itokawa é um NEO (Near Earth Object), um objetos próximos da Terra que foi empurrado pela atração gravitacional de planetas próximos em órbitas que lhes permitem entrar na vizinhança da Terra, ou seja, tem maiores chances de colisão com a Terra [3][6].

A missão foi lançada em maio de 2003 e encontrou o asteróide Itokawa em novembro de 2005. Lá, fez várias tentativas de coletar. Durante uma dessas tentativas, a espaçonave inesperadamente perdeu a comunicação com a Terra e aterrissou na superfície do asteroide, danificando a espaçonave. Apesar desse revés, a JAXA conseguiu devolver a Hayabusa com segurança para a Terra em junho de 2010 [3].

Embora o mecanismo de coleta não tenha funcionado, milhares de partículas foram encontradas em um dos recipientes de amostra, aparentemente introduzidos durante o impacto da espaçonave na superfície do asteroide. Muitas dessas partículas seriam do asteroide por sua química e mineralogia, mas infelizmente foram contaminadas por partículas da espaçonave. Assim, em vez de devolver vários gramas de amostra, a Hayabusa retornou menos de um miligrama de amostra. No entanto, estas são as primeiras amostras diretas de um asteroide e, portanto, têm grande valor científico [3].

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Figura 1: Foto do Itokawa tirada pela Hayabusa em 2005. Créditos: JAXA

Seguindo a mesma linha, a JAXA enviou a Hayabusa2 que teria os pontos fracos da missão anterior resolvidos. Hayabusa2 foi lançado em dezembro de 2014 e encontrou-se com o asteroide 162173 Ryugu em 27 de junho de 2018. A missão deve inspecionar o asteróide por um ano e meio e retornar à Terra em dezembro de 2020 [4].

A Hayabusa2 também coletará material do asteroide e contem um dispositivo explosivo adicional que será usado para cavar o subsolo do asteroide [4].

 

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Figura 2: Foto do 162173 Ryugu tirada pela Hayabusa2 . Créditos: JAXA

A missão da NASA, OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) segue a mesma lógica das missões japonesas, é uma missão de retorno de amostras de asteroides. Lançada em setembro de 2016, sua missão é estudar o asteroide 101955 Bennu, também considerado um NEO, e retornar uma amostra para a Terra em setembro de 2023 [5].

Os NEOs podem ser uma grande ameaça para a humanidade. Mais de 1 milhão de asteroides têm o potencial de impactar a Terra, e através de todos os telescópios disponíveis em todo o mundo, descobrimos apenas cerca de um por cento. Por causa disso foi criado o Dia do Asteroide (Asteroid Day), cujo os detalhes você pode encontrar no texto do próprio blog.

Resumidamente, o Asteroid Day (30 de Junho) é uma maneiras para conscientizar a sociedade sobre asteroides e as possibilidades de queda na Terra. A iniciativa também é uma maneira para estimular o investimento em pesquisa desses objetos. Alguns projetos brasileiros compostos de astrônomos profissionais e amadores têm colaborado para o monitoramento desses objetos quando atingem a atmosfera da Terra, como é o caso do Bramon e do Exoss.

O Brasil, pelo segundo ano seguido, foi a país que mais desenvolveu atividades no Asteroid Day. As atividades foram constituídas de palestras, cartazes, observações do céu dentre outras atividades, tudo acessível para todos os públicos.

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Figura 3: Número de eventos do Asteroid day em diversos países. Créditos: EXOSS

O Asteroid Day é uma ótima forma de conectar a academia com a comunidade e o Brasil fez o seu dever de casa. De norte a sul iniciativas como esta tem se tornando cada vez mais comum entre os cientistas, o que colabora para o acesso da população aos trabalhos desenvolvidos dentro da universidades e centros de pesquisas.

Referências:

[1] P. H. Rampelotto; PANSPERMIA: A PROMISING FIELD OF RESEARCH; Astrobiology Science Conference 2010;

[2] http://www.sciencemag.org/news/2016/08/nasa-sample-asteroid-clues-life-earth

[3] https://curator.jsc.nasa.gov/hayabusa/

[4] http://global.jaxa.jp/press/2018/06/20180627_hayabusa2.html

[5] https://www.nasa.gov/mission_pages/osiris-rex/

[6] https://cneos.jpl.nasa.gov/about/basics.html

 

 

 

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As luas geladas e suas implicações para a astrobiologia: Conheça Europa

Parte II

No primeiro texto dessa incrível série que fala das “luas geladas”, conhecemos um pouco mais sobre o que são essas luas, o que elas precisam ter para receber essa definição e falamos brevemente sobre Europa e sobre algumas missões espaciais que estão por vir. Quem quiser relembrar da primeira parte da nossa jornada, é só clicar aqui. A parte II da nossa saga, que ainda fala das luas de Júpiter, agora foca em Europa.

Características indispensáveis para que a vida possa existir e ser mantida:

Antes de falar desse satélite, gostaria resgatar um pedacinho do nosso primeiro texto para lembrarmos o que essas luas precisam ter para serem consideradas “luas geladas”. Para receberem esse título, os satélites naturais, cobertos principalmente por gelo, que orbitam os gigantes gasosos do nosso Sistema Solar precisam apresentar os três seguintes pré-requisitos:

  • um meio líquido,
  • uma fonte de energia e
  • condições necessárias para a formação de moléculas complexas responsáveis pelo surgimento e pela manutenção da vida.

Uma viagem por Europa

Feito! Com isso em mente, vamos focar na nossa lua principal, Europa, e entender com um pouco mais de detalhes como encontramos esses três pré-requisitos.

  1. Presença de meio líquido:

Sendo a menor das quatro “luas geladas” de Júpiter, Europa é formada por um núcleo metálico envolto por uma crosta, ambos localizados abaixo de uma camada de água (na forma líquida e de gelo). Estima-se que essa camada de água tenha de 80 a 170 quilômetros de extensão, sendo composta de uma crosta congelada localizada logo acima de um oceano líquido. A existência de um oceano global abaixo de sua crosta de gelo é o elemento mais importante para a habitabilidade de Europa e seu estudo é de grande interesse para determinar se a vida foi ou é capaz de surgir e de se manter na lua.

  1. Fonte de energia:

A superfície de Europa é plana e recente, com poucas crateras antigas, o que indica que é renovada constantemente. Podemos assumir que exista essa renovação constante devido ao fato de que a lua está submetida a constantes bombardeamentos, e que, se não há crateras antigas expostas, deve haver uma renovação da superfície para que ela esteja sempre lisa. Os processos responsáveis por essa renovação seriam inúmeros, dentre eles: erupções locais de água aquecida e sob pressão; elevação e submersão de sólidos congelados e líquidos em algumas regiões; rupturas de camadas superficiais de gelo, etc.

Outra característica importante de Europa, que também remete a renovação da superfície é a existência de uma variedade de linhas escuras que cruzam sua superfície (Figura 1). Dentre as possíveis hipóteses que tentam explicar esse padrão, a mais aceita diz que essas linhas devem ter sido formadas por uma série de erupções de gelo aquecido ao passo que a crosta da lua se abria para expor camadas interiores mais quentes. Uma possível explicação para o surgimento de suas linhas antigas torna Europa ainda mais interessante. Imagens provenientes das sondas Voyager e Galileo revelaram evidências de processos geológicos tais quais os que ocorrem aqui na Terra em regiões de convergência de placas tectônicas, quando uma placa se desloca para baixo de outra. A existência dessas placas em Europa faria dela o único corpo celeste que possui placas tectônicas além da Terra.

Figura 1_Europa.jpg

Figura 1. Superfície de Europa. As linhas que cobrem sua superfície tiveram a coloração adicionada para que ficassem mais visíveis. Fonte: Nasa/JPL-Caltech/SETI Institute.

Outro fator interessante é em relação à sua atmosfera. Observações realizadas pelo Hubble revelaram que a atmosfera fina de Europa é composta principalmente por oxigênio molecular (em sua camada interior) e hidrogênio molecular (em sua camada exterior). Infelizmente, para astrobiólogos, esse oxigênio não indica atividade biológica, sendo proveniente da quebra da molécula de água na superfície da lua. Essa quebra é ocasionada pela radiação ultravioleta do Sol e por partículas carregadas da magnetosfera de Júpiter (íons e elétrons). Dessa forma, podemos então encontrar as principais fontes de energia nessa lua, sendo elas a energia do núcleo metálico (decaimento radioativo dos elementos), da força das marés (do oceano interno), e da radiação de Júpiter.

  1. Condições necessárias para a formação de moléculas complexas

Considerando que Europa tenha uma origem condrítica (formada de poeira e pequenos grãos presentes no início do Sistema Solar) e levando em consideração o contexto de intenso bombardeamento no qual está inserida, a lua teria uma variedade de compostos essenciais para a vida semelhante tal qual como conhecemos na Terra. Adicionalmente, atividades hidrotermais, se constatadas como presentes, transportariam esses elementos do manto para os oceanos, fazendo com dessa interação oceano-rocha, um componente de extrema relevância para a formação de moléculas complexas e do desenvolvimento da vida.

Portanto, até agora, temos Europa preenchendo os nossos 3 pré-requisitos: 1) existência de um meio líquido: água na forma de gelo na crosta de Europa e na forma líquida, encontrada em seu oceano interno; (2) fonte de energia: força de maré originada no oceano interno da lua, decaimento radioativo de seu núcleo metálico, e possivelmente também proveniente da radiação ionizante dos anéis radioativos de Júpiter; (3) condições necessárias para a formação de moléculas complexas: provável interação água líquida-rocha no leito oceânico da lua e possível origem exógena (de fontes externas à lua), devido ao intenso contexto de bombardeamento em que Europa está inserida.

Somado à esses pré-requisitos modelos atuais de Europa sugerem que condições como temperatura, pressão, pH e salinidade dos oceanos internos estão dentro dos limites capazes de suportar vida como conhecemos. Além disso, as informações atuais sobre a lua indicam que Europa não só pode ser habitável  nos dias atuais como provavelmente foi assim durante a maior parte da história do nosso Sistema Solar. Daí o extremo interesse em estudar essa lua e a necessidade da criação de missões de exploração,que serão abordadas em mais detalhes em no nosso último texto dessa série. Futuras observações, particularmente aquelas realizadas através de pousos na sua superfície e coleta de material, permitirão análises não apenas qualitativas, mas também quantitativas sobre o potencial habitável de Europa, especialmente quanto às fontes de energia disponíveis e evolução química de seu oceano.

É fascinante entender o quão importante algumas das luas do Sistema Solar podem ser na busca pela vida fora do nosso planeta. Espero que tenham gostado de conhecer um pouco mais sobre Europa e que estejam ansiosas para saber mais sobre a nossa vizinhança cósmica. No próximo texto, ainda estaremos em Júpiter, mas vamos viajar por outras de suas luas, também incríveis e de amplo interesse astrobiológico: Ganimedes, Calisto e Io.

Referências:

ANDERSON, J. D. et al. Europa’s differentiated internal structure: Inferences from four Galileo encounters. Science, v. 281, n. 5385, p. 2019-2022, 1998.

CANUP, R. M.; WARD, W. R. Formation of the gallilean satellites: conditions of accretions. The Astronomical Journal, v. 124, n. 6, p. 3404-3423, 2002.

CARR, M. H. et al. Evidence for a subsurface ocean on Europa. Nature, v. 391, n. 6665, p. 363-365, 1998.

CHYBA, C. F. Energy for microbial life on Europa. Nature, v. 403, n. 6768, p. 381-382, 2000.

FIGUEREDO, P. H.; GREELEY, R. Resurfacing history of Europa from pole- -to-pole geological mapping. Icarus, v. 167, p. 287-312, 2004.

GALANTE, D. et al. Astrobiologia [livro eletrônico]: uma ciência emergente. Tikinet Edição: IAG/USP, São Paulo, 2016.

IRWIN, L. N.; SCHULZE-MAKUCH, D. Assessing the plausibility of life on other worlds. Astrobiology, v. 1, n. 2, p.143-160, 2001.

KARGEL, J. S. et al. Europa’s crust and ocean: origin, composition and the prospects for life. Icarus, v. 148, 39, 2000.

MCKINNON, W. B.; ZOLENSKY, M. E. Sulfate content of Europa’s ocean and shell: Evolutionary considerations and some geological and astrobiological implications. Astrobiology, v. 3, n. 4, p. 879-897, 2003.

PARANICAS, C.; CARLSON, R. W.; JOHNSON, R. E. Electron bombardment of Europa. Geophys. Res. Lett, v. 28, n. 4, p. 673-676, 2001.

PASACHOFF, Jay M.; FILIPPENKO, Alex. The Cosmos: Astronomy in the new millennium. Cambridge University Press, 2013.

SCHUBERT, G. et al. Interior composition, structure and dynamics of the Galilean satellites. Jupiter: The planet, satellites and magnetosphere, v. 1, 2004.

SHOWMAN, A. P.; MALHOTRA, R. The Galilean satellites. Science, v. 286, p. 77-84, 1999.

WORTH, R. J.; SIGURDSSON, S.; HOUSE, C. H. Seeding life on the moons of the outer planets via lithopanspermia. Astrobiology, v. 13, p. 1155-1165, 2013.

ZOLOTOV, Mikhail Y.; SHOCK, Everett L. Energy for biologic sulfate reduction in a hydrothermally formed ocean on Europa. Journal of Geophysical Research: Planets, v. 108, n. E4, 2003.

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Novas evidências fósseis: A vida na Terra começando mais cedo

A origem da vida na Terra é um assunto que sempre desperta muito interesse, mas também gera bastante polêmica. Exatamente como e quando a vida surgiu neste planeta são perguntas que ainda intrigam cientistas, que seguem buscando no registro fóssil informações que esclareçam essas questões. Estima-se que o Universo tenha 13,7 bilhões (bi) de anos e a Terra 4,5 bi de anos, com a vida surgindo em algum momento entre 3,5 e 3,8 bi de anos. Diferentemente da escala histórica, usada para contar o tempo do surgimento da humanidade até os dias de hoje (alguns milhares de anos), o tempo geológico é usado quando falamos do processo de surgimento da Terra e as transformações que aqui ocorreram, e a contagem é feita em milhões e bilhões de anos.

Uma descoberta recente, feita por pesquisadores da University College London, indica que a origem da vida pode ter ocorrido entre 3,77 e 4,28 bi de anos, pouco tempo depois da formação de nosso planeta. O material estudado tem origem no Cinturão Supracrustal de Nuvvuagittuq (chamado em inglês de NSB), localizado em Quebec, no Canadá (Figura 1). Esse cinturão era parte do solo oceânico quando a Terra ainda estava em formação. Rochas do local, com idade estimada em 4,28 bi de anos, foram coletadas e analisadas em laboratório, utilizando técnicas de microscopia, espectroscopia e espectrometria a fim de analisar idade, composição e resquícios fósseis deixados pelos possíveis micro-organismos que ali viveram.

Localização NSB Canadá

Figura 1: Localização do Cinturão Supracrustal de Nuvvuagittuq, à beira da Baía de Hudson, norte da província de Quebec (Google Maps).

Se fósseis de grandes organismos às vezes já são difíceis de encontrar e estudar, imaginem só os fósseis de micro-organismos, chamados de microfósseis. Eles são bem pequenos, com um décimo da circunferência de um fio de cabelo humano. Dessa forma, para saber se um micro-organismo qualquer viveu em um dado local, é necessário verificar a presença de rastros deixados por eles. Assim, os pesquisadores procuram por impressões deixadas nas rochas pelas células, por isótopos de carbono e também pelas alterações químicas da rocha, ocasionadas pelo metabolismo celular. Além disso, à medida que a célula cresce e se movimenta, deixa marcas na forma de pequenos filamentos, tubos, e diversos outros formatos. A polêmica é que muitos desses registros podem ser ocasionados por processos abióticos, como a intensa metamorfose sofrida pelas rochas durante bilhões de anos. Por este motivo, é bastante difícil provar a origem biológica de tais marcas, mas não impossível.

Para responder esta questão, os cientistas compararam esses fósseis com outros já encontrados em formações com idade semelhante à NSB, e também com micro-organismos que vivem em fontes hidrotermais no fundo dos oceanos nos dias de hoje. É esperado que, pela semelhança dos ambientes, como o tipo de formação rochosa e temperatura, o metabolismo dos microfósseis e dos organismos atuais também seja semelhante. Isso fornece um padrão para que os pesquisadores possam confirmar ou refutar a origem biológica dos microfósseis. As semelhanças encontradas (Figura 2) permitiu que os cientistas concluíssem que o material encontrado tem origem biológica, indicando que a vida pode ter começado na Terra muito antes de 3,77 bi de anos e talvez muito próximo a 4,28 bi de anos, em regiões próximas a fontes hidrotermais nos oceanos.

microfósseis

Figura 2: Filamentos e tubos (microfósseis) encontrados no Cinturão Supracrustal de Nuvvuagittuq (à esquerda) comparados aos microfósseis encontrados na formação de Løkken na Noruega (à direita). Fotos retiradas do artigo original.

Essa descoberta, embora não coloque certeza na origem da vida em nosso planeta, certamente ajudará em futuras missões que tenham como objetivo encontrar vida em outros planetas, colaborando com a expansão do nosso conhecimento sobre a vida e o universo.

 

Para saber mais:

Artigo original (em inglês) Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates. Matthew S. Dodd, Dominic Papineau, Tor Grenne, John F. Slack, Martin Rittner, Franco Pirajno, Jonathan O’Neil, Crispin T. S. Little.

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21377.html

Livro sobre astrobiologia (em português) compilado e disponibilizado pela USP (download gratuito) http://www.tikinet.com.br/iag/

Espectroscopia http://astro.if.ufrgs.br/rad/espec/espec.htm

Espectrometria https://pt.wikipedia.org/wiki/Espectrometria_de_massa

Microscopia http://ead.hemocentro.fmrp.usp.br/joomla/index.php/noticias/adotepauta/618-microscopia