OVL111_12m_2014

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Introdução à Astronomia
Aula 12
OVL 111
Helio J. Rocha-Pinto
2012
Modificações: Paulo Lopes
 
 
Conceitos Básicos da Astrobiologia
● Astrobiologia: o estudo da vida no Universo.
– Perguntas: 
● O que é vida? 
● Qual a sua natureza? 
● Qual é a sua origem?
● Como a vida evolui?
● Como ela desaparece?
● Existe vida em outros planetas?
● A vida terrena e a alienígena estão sujeitas ao mesmo 
processo de evolução?
● Faremos contato?
● Ainda não temos respostas para muitas dessas perguntas!
 
A Natureza da Vida
• O que é “vida”? Não temos um conceito universal do que seja vida! 
Falemos, então, em “organismos vivos”.
– Todos os organismos vivos que conhecemos são formados por 
“células”.
• O que são células? Uma célula é a menor porção da matéria viva 
capaz de auto-replicação e é o local onde as reações químicas que 
sustentam a vida acontecem.
 
Seres Vivos
 
A Natureza da Vida
• Os elementos mais abundantes na composição das 
células são: carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
• O carbono é especialmente importante porque pode se 
combinar com outros carbonos e formar uma grande 
cadeia de átomos.
• O termo química orgânica (assim como molécula 
orgânica) refere-se à toda a química (e moléculas) 
envolvendo carbono e hidrogênio.
 
Alguns componentes orgânicos
DNA: Ácido Desoxirribonucléico
● Responsável pelo 
armazenamento das 
informações genéticas.
● É formado pelos nucleotídeos: 
– base nitrogenada {adenina (A), 
guanina (G), citosina (C) e timina 
(T)} + açúcar (desoxirribose) + 
grupo fosfato.
● O DNA é formado por duas fitas 
espiraladas.
 
Alguns componentes orgânicos
RNA: Ácido Ribonucléico
● Responsável pela 
transferência e tradução da 
informação codificada no 
DNA, para a produção de 
proteínas.
● Sua composição é 
basicamente igual à do DNA, 
com a diferença de que no 
lugar da timina (T), entra a 
uracila (U), o açúcar ribose no 
lugar da desoxirribose, além 
do RNA ser uma fita única.
 
Ácidos Xenonucleicos
● Recentes avanços em biogenética trouxeram à luz 
compostos sintéticos que conseguem comunicar-se 
com o DNA e guardar informação, de modo 
análogo. Existem até polimerases sintéticas que 
extraem essa informação e a codificam em 
proteínas.
● Essas descobertas criam a possibilidade de que 
vida alienígena faça uso de outros códigos 
genéticos.
 
Origem da Vida na Terra
● Junto com os principais elementos que 
constituem os elementos vivos (C, H, O e 
N), a água também foi crucial no 
desenvolvimento da vida na Terra.
● Alguns fatos que sugerem isso:
● A maior parte da massa corporal é devida 
à água;
● Fluidos corporais possuem salinidade 
semelhante à dos oceanos;
● Organismos desprovidos de água morrem 
rapidamente;
● A reprodução ocorre normalmente num 
meio aquoso.
● A água facilita a interação entre as 
moléculas orgânicas.
 
Origem da Vida na Terra
● Qual é a história dos principais elementos 
da vida na Terra?
– A nebulosa solar era rica nestes materiais (H2, 
NH3, CH4, H2O e N2)
– Cometas trouxeram estes elementos.
– A atividade vulcânica liberou grande quantidade 
de gases, especialmente vapor d'água.
 
Experimento de Miller-Urey
● Experimento que simulava 
as condições da Terra 
primitiva: mistura de 
hidrogênio, metano, amônia 
e vapor d´água (para 
representar a atmosfera 
primitiva), água líquida 
(representando os oceanos) 
e descargas elétricas (fonte 
de energia).
● Dias depois, encontrou-se 
aminoácidos.
 
Experimento de Miller-Urey
● Um exemplo de reação encontrada no experimento 
de Miller é a produção do aminoácido glicina:
 NH3 + 2CH4 + 2H2O -> C2H5O2N + 5H2
● Mais tarde, verificou-se que a atmosfera primitiva 
era mais rica em gases vulcânicos como CO2, vapor 
de H2O, CO e N2. Novos experimentos como os 
realizados por Miller mostraram que sob estas 
condições, aminoácidos também poderiam ser 
produzidos:
 3HCN + 2H2O -> C2H5O2N + CN2H2
 
Os aminoácidos
● A estrutura molecular dos aminoácidos pode ter simetria 
levógira ou destrógira.
● Por algum motivo biológico ou pré-biológico, na Terra, há 
uma forte preponderância de apenas uma estrutura, a 
levógira.
● Os aminoácidos encontrados em meteoritos são 
comprovadamente de origem extraterrestre, pois as 
moléculas levógiras e destrógiras são encontradas na 
mesma proporção.
● Tais evidências mostram que os tijolos da vida orgânica são 
formados facilmente, e que os oceanos primitivos foram 
fertilizados com matéria orgânica há 4 bilhões de anos.
 
De Moléculas Orgânicas a Células Vivas
• O que aconteceu após o 
surgimento das moléculas 
orgânicas?
• Acredita-se que estas 
moléculas se concentraram 
em poças e foram 
interagindo umas com as 
outras, formando 
moléculas mais complexas, 
conforme a água ia 
evaporando.
 
De Moléculas Orgânicas a Células Vivas
● Os aminoácidos acumulados em poças 
secas podem interagir e criar proteínas. 
Quando água é adicionada, essas 
proteínas assumem uma forma 
arredondada, os chamados proteinóides. 
Estes proteinóides podem se agregar e se 
multiplicar, mas ainda não são 
considerados seres vivos.
● Em 1930 foram descobertos os 
coacervados, que são moléculas protéicas 
envolvidas por água e que possuem o 
tamanho típico de uma célula.
proteinóidesproteinóides
coacervadoscoacervados
 
De Moléculas Orgânicas a Células Vivas
• O próximo passo é incerto, 
mas os biólogos teorizam 
que os proteinóides e os 
coacervados se 
aglomeraram nas 
chamadas “sopas 
orgânicas”, reagiram com o 
meio fluido, acumularam 
mais moléculas, tornando-
se mais complexas.
 
De Moléculas Orgânicas a Células Vivas
● A menor célula viva tem um tamanho da 
ordem de 100 nm, mas existem células 
muito maiores, como o DNA.
● As células mais simples e primitivas são 
as chamadas procariontes. Estas células 
não possuem um núcleo organizado. 
Pertencem a este grupo as bactérias e as 
algas azul-verdes.
● Outro grupo de células, mais organizadas 
e evoluídas, são as chamadas 
eucariontes. Estas células possuem um 
núcleo, que encerra as moléculas de 
DNA. Nós somos seres eucariontes.
 
Os Experimentos das Vikings
● Quatro testes foram realizados pela 
Viking em solo marciano: 
– um deles procurava por moléculas 
orgânicas no solo e os outros três 
experimentos procuravam por sinais 
químicos de atividade metabólica. 
● Exemplo: nutrientes foram 
adicionados numa amostra do solo 
para verificar se algum subproduto 
químico produzido por organismos 
vivos pudesse se formar.
 
Os Experimentos das Vikings
● O primeiro experimento mostrou que nos 
dois locais de pouso o solo é estéril.
● Os outros experimentos mostraram algo 
interessante: moléculas orgânicas e gás 
CO2 foram produzidos, mas acredita-se 
que este resultado é devido à radiação 
ultravioleta.
 
Os Experimentos das Vikings
● Muitos experimentos foram feitos na Terra simulando o solo 
marciano e os mesmos resultados das Vikings foram obtidos. 
Conclui-se que, sob certas condições, moléculas orgânicas 
podem ser sintetizadas num planeta sem vida.
● Os experimentos das Vikings foram testados na Antártida e 
confirmaram a esterilidade do solo antártico.
● Outros experimentos encontraram bactérias dentro de 
rochas dos vales secos da Antártida. Micróbios também 
foram encontrados em outros ambientes extremos, como a 
quilômetros abaixo do solo.
● As Vikings não avaliaram todas as possibilidades em solo 
marciano!
 
Micróbios Fósseis em Rochas Marcianas
• Em 1996 foi anunciada a 
descoberta de uma possível 
evidência de um fóssil 
microbiano dentro de uma rocha 
marciana encontrada naAntártida.
• Outros grupos de pesquisadores 
afirmam que a rocha foi 
contaminada. Essa estrutura 
não é de um micróbio, mas sim 
uma estrutura de um material 
não vivo..
 
Lago oculto em Enceladus
• Resultados de Cassini (03/04/14) 
indicam a existência de um 
oceano oculto sob a superfície 
de Enceladus (Saturno).
• Local propício para o 
desenvolvimento de vida no 
Sistema Solar?
 
Condições de habitabilidade
● A estrela central não deve ter mais do que 1.5 
massa solar, para que ela possa durar um 
tempo suficiente para que a vida possa se 
desenvolver.
● A estrela central não deve ter menos que 0.3 
massa solar, para que ela possa gerar calor 
suficiente para que uma zona de 
habitabilidade seja criada, onde água líquida 
possa existir.
● O planeta deve orbitar numa determinada 
distância tal que a sua água não congele e 
nem evapore.
● A órbita do planeta deve ser praticamente 
circular, para que não haja variações sazonais 
extremas.
● A gravidade do planeta deve ser forte o 
suficiente para reter atmosfera.
 
Zona de habitabilidade estelar
 
Vida Alienígena no Sistema Solar
● Alguns cientistas afirmam que os experimentos das 
Vikings não foram conclusivos. Mesmo a superfície de 
Marte sendo estéril, microorganismos podem estar 
escondidos em regiões mais profundas.
• Já Europa, pode ter 
um oceano de água 
líquida abaixo da sua 
crosta de gelo.
• Titã possui moléculas 
orgânicas em sua 
atmosfera e fontes de 
calor podem existir.
Bizarras formas de vida que poderiam existir em 
Júpiter, de acordo com idéias de Carl Sagan e 
colaboradores
 
Equação de Drake
● A Equação de Drake, proposta por Frank Drake em 1961, foi formulada 
com o propósito de fornecer uma estimativa do número de civilizações 
em nossa galáxia com as quais poderíamos ter chances de 
estabelecer comunicação.
● A Equação de Drake é formulada como segue:
 
Equação de Drake
● N é o número de civilizações na nossa galáxia com as quais poderíamos nos 
comunicar
● R* é a taxa de formação de estrelas em nossa galáxia
● fp é a fração de tais estrelas que possuem planetas
● ne é o número médio de planetas que potencialmente permitem o 
desenvolvimento de vida
● fl é a fração de planetas que realmente desenvolvem vida
● fi é a fração de planetas que desenvolvem vida inteligente
● fc é a fração de civilizações que desenvolvem tecnologias de comunicação
● L é o período pelo qual sinais são transmitidos pro espaço por tais civilizações
N = 10?!!! 10⁴?!!!
 
Vida Alienígena ao Redor de Outras Estrelas
• Podemos analisar a 
Equação de Drake de duas 
formas: pessimista e 
otimista.
 
Zona de Habitabilidade Galáctica
● As condições de 
habitabilidade na 
Galáxia devem 
ter evoluído, em 
função da própria 
evolução 
galáctica.
 
Onde estão os ETs?
• Ou já estamos sendo visitados
• Ou a civilização mais próxima está a uma 
distância extrema.
• Ou a evolução biológica não precisa 
originar criaturas que desejem criar uma 
civilização interplanetária.
• Ou as eras explorativas de cada 
civilização não necessariamente 
coincidem.
 
Intervalos Explorativos
● Civilizações mais 
avançadas podem não ter 
o interesse de fazer 
contato com as menos 
avançadas.
● As civilizações, mesmo 
que tenham começado a 
existir ao mesmo tempo, 
podem não evoluir com a 
mesma velocidade. 
 
Radiocomunicação
● Todas as transmissões de TV emitidas foram 
também para o espaço. A primeira transmissão 
foi há mais de 70 anos. Assim, uma civilização 
capaz de detectar sinais há 70 anos-luz de 
distância podem ter captado nossas mensagens.
● Projetos de grande e pequeno porte foram feitos 
para se detectar possíveis mensagens enviadas 
por civilizações extraterrestres.
● Nenhuma mensagem possivelmente devida a 
uma civilização extraterrestre foi captada até 
hoje.
 
Radiocomunicação
● “The mission of the SETI Institute is to explore, 
understand and explain the origin, nature and 
prevalence of life in the universe.”
http://www.seti.org/
 
Radiocomunicação
• Apenas uma única mensagem foi enviada 
com o propósito de comunicação interestelar. 
A mensagem foi enviada pelo radiotelescópio 
de Arecibo.
 
Outras Mensagens: desta vez, também 
para os seres humanos...
Pionner 10 Voyager
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