As grandes perguntas da ciência: dez mistérios que continuam sem respostas

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Artigo traduzido e originalmente publicado em The Guardian.

Da natureza do Universo (isto é, se houver apenas uma) para o propósito dos sonhos, há muitas coisas que ainda não sabemos – mas podemos saber em breve. Confira aqui, nessa primeira parte desse texto, dez perguntas científicas para quais nós ainda não temos respostas 100% concretas.

1. De que é feito o Universo?

Os astrônomos enfrentam um enigma embaraçoso: eles não sabem do que 95% do Universo é feito. Átomos, que formam tudo o que vemos ao nosso redor, apenas correspondem a uma miserável porcentagem de 5%. Nos últimos 80 anos ficou claro que o restante substancial é composto por duas entidades sombrias – a matéria escura e a energia escura.

O primeiro, descoberto pela primeira vez em 1933, age como uma cola invisível, ligando galáxias e aglomerados de galáxias juntos. Descoberta em 1998, a energia escura está empurrando a expansão do universo para velocidades cada vez maiores. Astrônomos, a cada dia que passa, estão se aproximando da verdadeira identidade desses intrusos invisíveis, mas a resposta ainda está longe de ser finalmente desvendada.

2. Como a vida começou?

Há quatro bilhões de anos, algo começou a se mexer na sopa primordial. Alguns produtos químicos simples se juntaram e fizeram biologia – as primeiras moléculas capazes de replicar-se apareceram. Nós seres humanos somos ligados pela evolução às moléculas biológicas adiantadas. Mas como os produtos químicos básicos presentes na Terra primitiva se organizam espontaneamente em algo semelhante à vida? Como conseguimos DNA? Como eram as primeiras células?

Mais de meio século depois que o químico Stanley Miller propôs sua teoria da “sopa primordial” (gif acima), ainda não podemos concordar sobre o que aconteceu. Alguns dizem que a vida começou em piscinas quentes perto de vulcões, outros dizem que tudo se iniciou por meteoritos atingindo o mar.

3. Estamos sozinhos no universo?

Cena do filme de ficção científica “E.T. – O Extraterrestre” (1982), de Steven Spielberg.

Talvez não. Os astrônomos vêm vasculhando o Universo em busca de lugares onde mundos hídricos possam ter dado origem à vida, desde Europa e Marte em nosso sistema solar até planetas a muitos anos-luz de distância. Os radiotelescópios têm escutado nos céus e, em 1977, um sinal com as características possíveis de uma mensagem alienígena foi ouvido (clique aqui para saber mais sobre este sinal).

Os astrônomos agora podem examinar as atmosferas de mundos alienígenas em busca de oxigênio e água. As próximas décadas poderão ser um momento emocionante para quem quiser ser um caçador alienígena. Somente em nossa galáxia, há uma estimativa gigantesca de que existem pelo menos 60 bilhões de planetas potencialmente habitáveis por toda a Via Láctea.

Europa, lua de Júpiter, que também possui um gigantesco oceano de água líquida por baixo de uma espessa camada de gelo em sua superfície.

4. O que nos torna humanos?

Apenas olhar para o seu DNA não irá dizer-lhe – o genoma humano é 99% idêntico ao de um chimpanzé e, nesse caso, 50% idêntico ao de uma banana. No entanto, temos um cérebro maior do que a maioria dos animais – não o maior, mas com uma quantidade enorme de neurônios (86 bilhões no total), 3 vezes mais do que a existente num cérebro de um gorila.

Muitas coisas que uma vez pensamos em distinguir sobre nós – linguagem, uso de ferramentas, reconhecer-se no espelho – são vistas em outros animais. Talvez seja nossa cultura – e seu efeito subsequente em nossos genes (e vice-versa) – que faz a diferença. Os cientistas pensam que cozinhar e nosso domínio do fogo podem ter nos ajudado a ganhar grandes cérebros. Mas é possível que nossa capacidade de cooperação e comércio de habilidades seja o que realmente torna a Terra um planeta de humanos e não de macacos.

5. O que é a consciência?

Ainda não temos certeza. Nós sabemos que isso tem a ver com diferentes regiões cerebrais ligadas em rede ao invés de uma única parte do cérebro. O pensamento científico atual deduz que, se descobrirmos quais partes do do cérebro estão envolvidas e como o circuito neural funciona, vamos descobrir como a consciência surge, algo que a inteligência artificial futuramente pode ajudar.

A questão mais difícil, mais filosófica, é por que qualquer coisa deve ser consciente, em primeiro lugar. Uma boa sugestão é que, ao integrar e processar muitas informações, bem como focar e bloquear em vez de reagir às entradas sensoriais que nos bombardeiam, podemos distinguir o que é real e o que não é e imaginar múltiplos cenários futuros que nos ajudem a adaptar e a sobreviver.

6. Por que sonhamos?

Nós gastamos cerca de um terço das nossas vidas dormindo. Considerando quanto tempo gastamos fazendo isso, você pode pensar que saberemos tudo sobre isso. Mas os cientistas ainda estão procurando por uma explicação completa sobre por que dormimos e sonhamos. Muitos se perguntam se os sonhos são qualquer coisa, exceto os disparos aleatórios de um cérebro dormindo.

Estudos em animais e avanços na imagem cerebral levaram-nos a uma compreensão mais complexa que sugere que sonhar poderia desempenhar um papel na memória, no aprendizado e nas emoções. Os ratos, por exemplo, mostraram que reproduzir suas experiências de vigília nos sonhos, aparentemente os ajuda a resolver tarefas complexas, como escapar de labirintos.

7. Por que há a matéria?

Você realmente não deveria estar aqui. O “material” de que você é feito é matéria, que tem uma contrapartida chamada antimatéria diferente apenas na carga elétrica. Quando se encontram, ambos desaparecem em um flash de energia. Nossas melhores teorias sugerem que o Big Bang criou quantidades iguais dos dois, o que significa que toda a matéria deveria ter encontrado a sua contraparte de antimatéria, esmagando-as e deixando o universo inundado com apenas energia.

Claramente, a natureza tem um viés sutil para a matéria, caso contrário você não existiria. Os pesquisadores estão peneirando dados de experimentos como o Large Hadron Collider tentando entender o porquê disso, com supersimetria e neutrinos, os dois principais concorrentes.

8. Existem outros universos?

Nosso universo é um lugar recheado improbabilidades. Se fosse possível alterar apenas algumas das suas configurações, a existência de vida como conhecemos, iria se tornar impossível. Na tentativa de desvendar esse problema de “afinação”, os físicos estão se voltando cada vez mais para a noção de outros universos. Se houver um número infinito deles em um “multiverso”, então cada combinação de configurações seria jogada em algum lugar e, é claro, você se encontra no universo onde você pode existir. Pode parecer louco, mas evidências da cosmologia e da física quântica parecem estar apontando nessa direção.

9. Onde colocaremos todo o carbono?

Nos últimos anos, estamos enchendo a atmosfera com dióxido de carbono – desencadeando a queima de combustíveis fósseis que antes se encontravam abaixo da superfície da Terra. Agora devemos colocar todo esse carbono de volta, ou arriscar as consequências de um aquecimento global. Mas como iremos fazer isso?

Uma ideia é enterrá-lo em campos de petróleo e gás antigos. Outro é escondê-lo no fundo do mar. Mas não sabemos por quanto tempo ele permanecerá lá, ou quais serão os riscos. Enquanto isso, nós temos que proteger reservas de carbono naturais e duradouras, como florestas e turfeiras, e começar a produzir energia de uma maneira que nos livre de um provável efeito estufa desastroso.

10. Como podemos obter mais energia do sol?

A diminuição dos suprimentos de combustíveis fósseis significa que precisamos de uma nova maneira de alimentar nosso planeta. Nossa estrela mais próxima oferece mais de uma solução possível. Nós já estamos aproveitando a energia do sol para produzir energia solar. Outra ideia é usar a energia da luz solar para dividir a água em suas partes componentes: oxigênio e hidrogênio, o que poderia fornecer um combustível limpo para carros do futuro. Os cientistas também estão trabalhando em uma solução de energia que depende de recriar os processos que estão acontecendo dentro das próprias estrelas – uma máquina de fusão nuclear. A esperança é que essas soluções possam atender às nossas necessidades energéticas no futuro mais próximo.

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