Há vida noutros mundos? Se outros planetas podem suportar a vida quimicamente como a conhecemos aqui na Terra, como é que isto se relaciona com a origem da própria vida?
Os cientistas há muito que especulam sobre a teoria de que a vida na sua forma mais primitiva pode ser o próximo passo na evolução cósmica após a formação dos planetas. Embora esta ainda seja apenas uma teoria, novas idéias sobre a origem planetária e descobertas recentes na química deram-lhe suporte.
Por exemplo, a quarenta milhões de milhas da Terra, nesta escrita, está Marte, um planeta mais frio que a Terra, sem oxigênio na sua atmosfera, e com pouca água na sua superfície. Um homem transportado para Marte arfaria e morreria – e a maioria dos outros organismos familiares também pereceria.
Yet, durante mais de meio século os astrônomos têm observado ligeiras variações sazonais de cor no planeta; variações aparentemente coincidindo com a disponibilidade de água. Estas têm sido interpretadas como evidências da vida vegetal em Marte, vida especificamente adaptada aos rigores do ambiente marciano. Se as mudanças de cor relatadas são reais, não parece haver outra interpretação razoável.
Outras observações espectroscópicas marginais de W. M. Sinton sugerem que pode haver moléculas com ligações C-H na superfície de Marte. Carbono e hidrogênio são elementos fundamentais para todos os organismos terrestres, e a ligação química que os combina é essencial para a estrutura das proteínas, ácidos nucléicos e outros blocos de construção biológica. É possível, então, que o mesmo tipo de vida, semelhante em sua composição química básica, tenha se originado duas vezes no mesmo sistema solar? Enquanto especulativo em alguns dos seus detalhes, o padrão geral de evolução cósmica é bastante bem estabelecido.
A evolução cósmica começa com uma enorme nuvem de poeira cósmica, tal como existe hoje entre as estrelas. Tal nuvem tem uma abundância “cósmica” dos elementos, sendo composta principalmente de hidrogênio e hélio, com apenas um pequeno misto de elementos mais pesados. Aqui e ali a matéria será um pouco mais densa do que nas regiões próximas. As regiões mais difusas serão gravemente atraídas para a região mais densa, que, em conseqüência, crescerá em tamanho e massa. À medida que a matéria entra no núcleo central condensador, a conservação do momento angular fará com que toda a região, núcleo e matéria em fluxo, gire cada vez mais rápido.
Além disso, à medida que grandes quantidades de matéria continuam a colidir com o núcleo, a sua temperatura aumentará constantemente. Após talvez cem milhões de anos, a temperatura no centro da nuvem terá subido para cerca de quinze milhões de graus. Esta é a temperatura de ignição das reacções termonucleares (como a conversão de hidrogénio em hélio na bomba de hidrogénio). Neste momento o núcleo da nuvem se tornará uma estrela, “ligando” e irradiando luz e calor para o espaço próximo. Se a rotação for suficientemente rápida, a estrela formadora se separará sob certas condições em partes menores, produzindo um sistema estelar duplo ou múltiplo.
Agora à medida que a estrela se forma, ainda há uma grande nuvem de poeira circundando a estrela e girando com ela. Nessa nuvem, a nebulosa solar, regiões pequenas e mais densas começam a atrair a matéria próxima, como na formação estelar. No entanto, os protoplanetas que crescem destas regiões, (no campo gravitacional da estrela próxima), nunca sobem por aquecimento de colisão à temperatura de ignição termonuclear, e assim se tornam planetas e não estrelas.
Gerard P. Kuiper, professor de astronomia do Observatório Yerkes, descreveu como os planetas são formados desta forma nos últimos anos. Nos protoplanetas formadores, haveria uma tendência para que os elementos mais pesados afundassem ao centro, deixando o hidrogênio e o hélio muito mais abundantes como principais constituintes da atmosfera que envolve os novos planetas. Quando a estrela recém-formada “liga”, a pressão da radiação tenderá a soprar para longe desta atmosfera.
No entanto, se o protoplaneta for muito maciço, ou muito longe do sol, a atração gravitacional do protoplaneta por uma molécula de gás pode ser maior do que a força da radiação tentando soprá-la, e o protoplaneta pode reter uma atmosfera. Esta atmosfera pode ser residual da proto-atmosfera, ou pode ser devida a exalações gasosas do interior do planeta. Por exemplo, a atmosfera atual da Terra é devida a exalações; a atmosfera atual de Júpiter é residual.
De tal forma, pode-se compreender, geralmente, as atmosferas dos planetas neste sistema solar:
- Mercúrio: Não massivo, perto do sol, retém uma atmosfera insignificante.
- Vénus: Mais maciço que Mercúrio, mais longe do Sol, retém apenas o gás pesado, dióxido de carbono.
- Terra: Retém os gases mais leves, azoto, oxigénio e vapor de água, mas perdeu quase todo o hidrogénio e hélio.
- Marte: Embora mais longe do Sol, é menos maciço que a Terra ou Vénus, e assim retém principalmente apenas o gás pesado, dióxido de carbono.
- Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno: Muito mais longe do Sol e muito massivo, eles retêm muito hidrogénio e hélio, enquanto os outros planetas perderam o seu.
Um facto sobre o nosso sistema solar que tem tocado o toque de morte de muitas cosmogonias é o facto de que embora mais de 99 por cento da massa do sistema solar esteja no Sol, mais de 98 por cento do momento angular do sistema está nos planetas. É como se a inércia rotacional tivesse sido transferida do Sol para os planetas. H. Alfven explicou isto como uma travagem magnética da rotação do sol, devido à interacção do “seu campo magnético com a nebulosa solar ionizada”. Nesta base, a existência de uma nebulosa solar da qual os sistemas planetários se formam fará com que a estrela central gire mais e mais lentamente.
Agora a origem dos planetas deve estar dependente da temperatura da estrela central. Se estiver muito frio, a atmosfera dos protoplanetas não será soprada, resultando talvez na formação de um sistema de planetas semelhante ao de Júpiter, mas ainda maior e mais maciço. Por outro lado, se a estrela estiver muito quente, a pressão da radiação dispersará rapidamente a nebulosa solar, deixando, se alguma coisa, pequenos planetas sem atmosfera, ou um sistema de milhões de pequenos asteróides. Para que planetas sejam formados, a temperatura da estrela deve estar entre estes extremos.
Há outra razão para acreditar que as estrelas quentes não têm planetas. Se a formação de sistemas planetários e a desaceleração da rotação estelar surgem ambos da existência de nebulosas solares, então devemos esperar que as estrelas quentes que dissipam suas nebulosas solares e não formam planetas girem mais rápido. Isto é exatamente o que se observa! Quanto mais quente for a estrela, mais rápida será a rotação. Estrelas mais frias giram mais lentamente do que seria de esperar.
A uma temperatura de cerca de 7.000 graus, característica das chamadas estrelas F, há uma grande diminuição repentina nas velocidades médias de rotação, e é possível, talvez, que abaixo dessa temperatura todas as estrelas retenham o suficiente de suas nebulosas solares para formar planetas, (desde que não tenham esgotado suas nebulosas solares na formação de sistemas solares duplos ou múltiplos).
O número de tais estrelas está entre um e dez por cento do número total de estrelas, sugerindo que existem até dez bilhões de sistemas solares somente na nossa galáxia. Destes, talvez um por cento, ou 100 milhões, têm planetas como a Terra. Qual é a probabilidade de vida nesses mundos?
Desde que o elemento mais abundante, cosmicamente, é o hidrogênio, a atmosfera dos primeiros protoplanetas de qualquer sistema deve conter muito hidrogênio e compostos de hidrogênio. Os compostos de hidrogênio de carbono, nitrogênio e oxigênio são provavelmente os compostos de hidrogênio mais abundantes na proto-atmosfera. Eles são, respectivamente, metano, CH4, amônia, NH3 e vapor de água, H20.
Em 1953, Stanley Miller, PhD’54, então um estudante de pós-graduação trabalhando sob o professor Harold C. Urey mostrou que quando hidrogênio, metano, amônia e vapor de água são misturados e fornecidos com energia, alguns compostos orgânicos fundamentais são produzidos. (A fonte de energia nas protoatmosferas é provavelmente a luz ultravioleta do sol sobre o qual gira o protoplaneta)
Estes compostos são quase todos aminoácidos, os blocos de construção bioquímica a partir dos quais a proteína é construída. Também há alguma razão para acreditar que aminoácidos levam à formação de purinas e pirimidinas, que são por sua vez blocos de construção para ácidos nucléicos. Proteínas e ácidos nucléicos são os dois constituintes fundamentais de vida como nós conhecemos isto na terra; materiais hereditários como genes e cromossomos são compostos talvez exclusivamente de ácidos nucléicos e proteínas. Além disso, enzimas, que catalisam reações químicas lentas e assim tornam possíveis formas de vida complexas, são sempre proteínas.
Experimentos de importância comparável a esses de Miller foram executados por S. W. Fox. Fox aplicou calor, na faixa entre 100 e 200 graus centígrados, a moléculas simples, como as sintetizadas por Miller. Este procedimento simples produziu pequenas quantidades de moléculas orgânicas complexas, que são amplamente distribuídas em todos os organismos terrestres. Em particular, a Fox produziu ácido ureidosuccínico, um intermediário chave na síntese de ácidos nucléicos. As temperaturas requeridas pela Fox podem ser facilmente fornecidas pelo aquecimento radioativo da crosta do planeta. Há evidências de que tal aquecimento radioativo é uma parte normal da evolução inicial de todos os planetas.
Agora é realmente impressionante que as moléculas produzidas por Miller e Fox são precisamente as moléculas necessárias para formar vida como nós a conhecemos. Quase nenhuma molécula foi produzida que não esteja fundamentalmente envolvida em organismos terrestres modernos.
Os processos descritos por Miller e Fox provavelmente ocorreriam em pelo menos um planeta de cada estrela de temperatura moderada. Tudo o que é necessário é uma forma de recolher as moléculas produzidas por esses processos em um lugar onde elas possam interagir. Um meio líquido na superfície do planeta serve admiravelmente a este propósito. As moléculas produzidas na atmosfera cairiam nestes corpos de líquido, e as moléculas produzidas em terra pela aplicação de calor também seriam lavadas neles. Embora mares de amônia líquida ou ácido fluorídrico servissem, pode ser mostrado que mares de água seriam mais eficientes em coletar e preservar as biomoléculas.
O planeta em cada sistema que nós estamos considerando provavelmente possuiu mares de água líquida no início de sua história, e então em tais planetas a produção de proteínas e ácidos nucléicos pode ser esperada.
As proteínas e ácidos nucléicos agora têm algumas propriedades incomuns; até onde nós sabemos, as não encontradas em qualquer outra molécula. Eles podem formar uma molécula nova que não só pode construir outras moléculas idênticas da matéria flutuando no mar ao seu redor, mas que se mudada de alguma forma também pode construir cópias de sua estrutura alterada. Tal molécula mutante e auto-reproduzível ou coleção de moléculas deve passar por uma seleção natural. Por estas razões, ela deve ser identificada como o primeiro ser vivo no planeta em questão.
Assim, pode haver 100 milhões de planetas só nesta galáxia, nos quais florescem organismos pelo menos bioquimicamente semelhantes a nós mesmos. Por outro lado, devido à seleção natural, estes organismos devem estar bem adaptados, cada um ao seu próprio ambiente. Como mesmo pequenas diferenças no ambiente acabam por causar diferenças extremas na estrutura dos organismos, não devemos aceitar formas de vida extraterrestre que se assemelhem a algo familiar. Mas há razões para acreditar que eles estão por aí.