As implicações de ‘Oumuamua’ na teoria da panspermia

Em 19 de outubro de 2017, os astrônomos da pesquisa Pan-STARRS detectaram pela primeira vez um objeto interestelar (ISO) passando pelo nosso sistema solar. O objeto, conhecido como 1I/2017 U1 ‘Oumuamua’, estimulou um debate científico significativo e ainda hoje é controverso. Uma coisa com a qual todos concordavam era que a detecção deste objeto indicava que ISOs entram regularmente em nosso sistema solar. Além do mais, pesquisas subsequentes revelaram que, ocasionalmente, alguns destes objetos chegam à Terra como meteoritos e impactam a superfície.

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Isto levanta uma questão muito importante: se os ISOs têm vindo à Terra há milhares de milhões de anos, será que trouxeram consigo os ingredientes para a vida? Num artigo recente, uma equipe de investigadores considerou as implicações do fato de os ISO serem responsáveis ​​pela panspermia – a teoria de que as sementes da vida existem em todo o universo e são distribuídas por asteróides, cometas e outros objetos celestes. De acordo com os seus resultados, os ISOs podem potencialmente semear centenas de milhares (ou possivelmente bilhões) de planetas semelhantes à Terra em toda a Via Láctea.

A equipe foi liderada por David Cao, aluno sênior da Thomas Jefferson High School for Science and Technology (TJSST). Ele foi acompanhado por Peter Plavchan, professor associado de física e astronomia na George Mason University (GMU) e diretor dos Observatórios Mason, e Michael Summers, professor de astrofísica e ciências planetárias na GMU. O artigo deles, “As Implicações de ‘Oumuamua na Panspermia”, postado recentemente no servidor de pré-impressão arXiv, está sendo revisado para publicação pela American Astronomical Society (AAS).

Para resumir brevemente, a panspermia é a teoria de que a vida foi introduzida na Terra por objetos do meio interestelar (ISM). De acordo com esta teoria, esta vida assumiu a forma de bactérias extremófilas capazes de sobreviver às duras condições do espaço. Através deste processo, a vida é distribuída por todo o cosmos à medida que os objetos passam pelo ISM até atingirem e impactarem planetas potencialmente habitáveis. Isto torna a panspermia substancialmente diferente das teorias concorrentes sobre como a vida na Terra começou (também conhecida como abiogênese), das quais a mais amplamente aceita é a Hipótese do Mundo de RNA.

Esta hipótese afirma que o RNA precedeu o DNA e as proteínas na evolução, eventualmente levando à primeira vida na Terra (ou seja, que surgiu de forma natural). Mas, como Cao disse ao Universe Today por e-mail, a panspermia é difícil de avaliar:

“A panspermia é difícil de avaliar porque requer muitos fatores diferentes que precisam ser incorporados, muitos dos quais são irrestritos e desconhecidos. Por exemplo, devemos considerar a física por trás da panspermia (quantos objetos colidiram com a Terra antes das primeiras evidências fossilizadas para a vida?), fatores biológicos (os extremófilos podem suportar a radiação gama das supernovas?), e assim por diante.

“Além de cada um desses fatores, há questões para as quais ainda não temos respostas, ou não podemos modelar efetivamente, por exemplo, o número de extremófilos que realmente alcançam a Terra mesmo que um objeto com vida colida com a Terra, e a probabilidade que a vida pode realmente começar a partir de extremófilos estrangeiros. A coleção desses fatores, junto com muitos outros, como a mudança na taxa de formação de estrelas e a recente detecção de vários planetas errantes e flutuantes, torna a panspermia difícil de avaliar e, portanto, a nossa compreensão da plausibilidade da panspermia está em constante mudança.”

A detecção de ‘Oumuamua em 2017 constituiu um grande ponto de virada para a astronomia, pois foi a primeira vez que um ISO foi observado. O fato de ter sido detectado indicava que tais objetos eram estatisticamente significativos no universo e que os ISOs provavelmente passavam regularmente pelo sistema solar (alguns dos quais provavelmente ainda estão aqui). Dois anos depois, um segundo ISO foi detectado entrando no sistema solar (2I/Borisov), exceto que desta vez não havia mistério sobre sua natureza. Ao se aproximar do nosso Sol, 2I/Borisov formou uma cauda, ​​indicando que era um cometa.

Pesquisas subsequentes mostraram que alguns desses objetos se transformam em meteoritos que impactam a superfície da Terra, e alguns foram até identificados. Isso inclui o CNEOS 2014-01-08, um meteoro que caiu no Oceano Pacífico em 2014 (e foi objeto de estudo do Projeto Galileo). Como explicou Cao, a detecção destes visitantes interestelares também tem implicações para a panspermia e o debate em curso sobre as origens da vida na Terra:

“‘Oumuamua serve como um novo ponto de dados para modelos de panspermia, pois podemos usar suas propriedades físicas, particularmente sua massa, tamanho (raio esférico) e densidade numérica ISM implícita, para modelar a densidade numérica e a densidade de massa de objetos no espaço interestelar Esses modelos nos permitem estimar a densidade de fluxo e o fluxo de massa de objetos no meio interestelar e, com esses modelos, podemos aproximar o número total de objetos que impactaram a Terra ao longo de 0,8 bilhão de anos (que é o período de tempo hipotético entre A formação da Terra e as primeiras evidências de vida).

“Saber o número total de eventos de colisão na Terra ao longo desse período de 0,8 bilhão de anos é crucial para a panspermia, pois um maior número de eventos de colisão com objetos interestelares durante esse período implicaria uma probabilidade mais alta para a panspermia. Em resumo, as propriedades físicas do objeto interestelar ‘Oumuamua’ permitem a criação de modelos matemáticos que determinam a plausibilidade da panspermia.”

Além dos modelos matemáticos que consideram a física por trás da panspermia – ou seja, densidade numérica, densidade de massa, eventos de impacto total, etc. – Cao e seus colegas aplicaram um modelo biológico que descreve o tamanho mínimo do objeto necessário para proteger os extremófilos de eventos astrofísicos ( supernovas, explosões de raios gama, grandes impactos de asteróides, passagem de estrelas, etc.). Conforme abordado em um artigo anterior, pesquisas recentes mostraram que os raios cósmicos erodem todos, exceto os maiores ISOs, antes de atingirem outro sistema.

Estas considerações adicionais afetam, em última análise, o número de objetos que irão impactar a Terra (que não foram esterilizados por fontes astrofísicas) e a plausibilidade da panspermia. “Para obter o tamanho mínimo do objeto, aplicamos vários modelos, por exemplo, o método de empacotamento esférico para fornecer uma estimativa aproximada da distância de um material ejetado até o progenitor de supernova mais próximo (usando Orion A, um aglomerado estelar denso, como nosso modelo), a radiação gama que atinge o material ejetado e o coeficiente de atenuação (quanta radiação o material ejetado absorve) com base na composição química mais provável do material ejetado (água gelada)”, disse Cao.

Com base nos seus modelos físicos e biológicos combinados, a equipe derivou estimativas para o número de material ejetado que atingiu a Terra antes do surgimento da vida. De acordo com a evidência fossilizada mais antiga encontrada no oeste da Austrália (a partir de rochas que datam do Éon Arqueano), as primeiras formas de vida surgiram cerca de. 3,5 bilhões de anos atrás.

Disse Cao: “Concluímos que a probabilidade máxima de que a panspermia tenha desencadeado a vida na Terra está na ordem de 10^-5, ou 0,001%. Embora essa probabilidade pareça baixa, sob as condições mais otimistas, potencialmente existem 4×10⁹ exoplanetas na zona habitável total em nossa galáxia, o que poderia indicar um total de 104 mundos habitáveis abrigando vida.”

“Além disso, restringimos nossa análise aos primeiros 0,8 bilhões de anos da história da Terra antes das primeiras evidências fossilizadas de vida. No entanto, como a vida pode ser implantada em qualquer ponto da vida de um planeta, e os planetas têm expectativas de vida habitável significativamente mais longas (até 5-10 bilhões de anos), aumentamos nossa estimativa para o número total de mundos habitáveis abrigando vida em nossa galáxia em uma ordem de grandeza.”

A partir disso, Cao e seus colegas obtiveram um resultado final de cerca de cerca de 10⁵ planetas habitáveis ​​que poderiam abrigar vida em nossa galáxia. No entanto, estas estimativas baseiam-se nas projeções mais otimistas em relação à habitabilidade planetária. Por outras palavras, assume que todos os planetas rochosos do tamanho da Terra que orbitam dentro de zonas habitáveis ​​são capazes de suportar vida, o que significa que têm atmosferas espessas, campos magnéticos, água líquida nas suas superfícies e todos os materiais ejetados com vida que sobrevivem ao entrar na nossa atmosfera são capaz de depositar micróbios na superfície.

Como resumiu Cao, os seus resultados não provam a panspermia nem resolvem o debate sobre as origens da vida aqui na Terra. No entanto, fornecem informações valiosas e restrições sobre a possibilidade de a vida ter surgido aqui através de objetos como ‘Oumuamua’. Não importa o que aconteça, estas descobertas provavelmente terão implicações significativas para a astrobiologia, que está se tornando um campo cada vez mais diversificado:

“Incorporamos física, biologia e química no estudo da panspermia como origem da vida, e é raro ter uma gama tão diversificada de tópicos em uma área de pesquisa. Acho que a astrobiologia está tendendo a se tornar mais interdisciplinar, o que acredito ser uma tendência positiva porque permitiria que especialistas de todas as origens avançassem na astrobiologia. Nossa pesquisa pode contribuir para essa tendência. Em termos de nossas descobertas sobre a panspermia, a probabilidade de que a panspermia tenha desencadeado vida na Terra é improvável, mas o número de planetas da zona habitável que abrigam a vida em nossa galáxia é substancialmente maior.

“Futuros estudos de astrobiologia podem usar essas descobertas para desenvolver nossa pesquisa sobre a panspermia. No entanto, não incorporamos ou sequer conhecemos todos os fatores que podem afetar a plausibilidade da panspermia. Acredito que nossas descobertas abrem novas linhas de investigação para futuros estudos de panspermia para construir atualizando nossos modelos ou incorporando fatores adicionais. Uma área potencial de estudo, se encontrarmos evidências de vida em outros mundos no futuro, seja em nosso sistema solar ou por meio de bioassinaturas em atmosferas de exoplanetas, é considerar testes experimentais e observacionais para distinguir entre a vida que chegou pelo mecanismo da panspermia ou a vida que evoluiu e surgiu de forma independente.”