A chávena de café e o olho azul do Universo
O Universo é uma chávena de café — a imagem é de Ulf Danielsson, um dos membros do comité que atribuiu o Prémio Nobel da Física de 2019 a James Peebles e a Michel Mayor e Didier Queloz pelas descobertas sobre o velhinho cosmo e os recém-descobertos planetas fora do nosso sistema solar. O físico teórico sueco fez uma pausa antes da sua intervenção durante o anúncio dos vencedores para receber uma bandeja com uma chávena, café, natas e açúcar. Só então, começou o seu discurso.
Apenas 5% da energia do nosso Universo é matéria visível, como as estrelas, planetas ou seres humanos. O resto? Não sabemos. Sabemos que 26% se encontram na misteriosa forma de “matéria escura” e 69% são a “energia escura” que empurra as galáxias para longe umas das outras (cada vez mais depressa), começou por explicar Ulf Danielsson. Ou seja, continuou o cientista, “podemos comparar o Universo a uma chávena de café”. E, enchendo uma chávena com café, exemplificou: “A maior parte do Universo é café, isto é, é energia escura”. Depois, juntou uma porção de natas: “E isto é a matéria escura”. Por fim, acrescentou alguns grãos de açúcar: “Isto é a matéria visível e é o que tem ocupado a Ciência até agora”.
Nuno Santos, o astrofísico português conhecido como caçador de planetas fora do nosso sistema solar, ainda se espanta com os tais grãos de açúcar. “Quando pensamos que olhamos para o céu e vemos apenas 5% daquilo que existe”, a frase é mesmo assim, como o Universo se parece, sem fim. Mas, após o fascínio, surge rapidamente a dúvida. “Ou então algo está mal na Física, que é outra possibilidade, há quem também defenda isso. Há muita coisa que desconhecemos”, diz o investigador no Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e professor no Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.
Sim, aos 95% do invisível Universo temos de somar a incerteza. Será que as leis da Física que guiam as nossas aventuras no espaço estão correctas? E se os cálculos estiverem errados e as teorias tortas?
Para já, tudo indica que estamos no caminho certo. Um caminho a dois tempos, no entanto. Lado a lado, temos as notícias que nos dizem (só) agora que “Einstein estava certo” nas propostas que fez há um século e o impressionante avanço das tecnologias que já nos permitiu detectar pela primeira vez ondas gravitacionais ou ter um vislumbre da sombra de um buraco negro. “São tudo progressos que estamos a fazer, mas todos eles com base na Física que nós conhecemos. Não houve nada ainda que tivesse alterado essa Física”, sublinha Nuno Santos.
Mas a verdade é que a Ciência não se dedica só aos 5% de matéria visível. Também se dedica a estudar a matéria e a energia escuras. A tentar alcançar o que não é visível, às apalpadelas orientadas pelas leis da Física e outras regras que encontramos na natureza. A única forma que temos de decifrar a parte invisível é nos efeitos que tem sobre a matéria visível do Universo.
A maioria dos cientistas defende que o Universo começou a expandir-se há cerca de 14 mil milhões de anos, após o Big Bang. Não sabemos o que aconteceu antes, mas sabemos que, passados cerca de 400 mil anos de expansão, o Universo arrefeceu e deixou de ser opaco, tornou-se transparente à luz.
Com os cada vez mais evoluídos instrumentos, somos capazes, hoje, de olhar para este tempo distante e estudar como as galáxias se começaram a formar. A Terra é uma espécie de olho azul aberto para o Universo, capaz de captar os seus sinais com telescópios e outros instrumentos apontados para outros mundos. Desvenda-se, assim, um universo que é comparado a um lençol ou uma folha de papel que se curva e deforma quando lhe colocamos em cima um objecto pesado, como as estrelas, os planetas ou galáxias.
O que nos diz, então, a parte visível? A cada dia que passa, sabe-se um pouco mais sobre esses grãos de açúcar, mas há uma pergunta inevitável que se destaca: será que existe algo parecido com a Terra ou, pelo menos, alguma forma de vida?
“A questão da vida extraterrestre é um pouco angustiante. Se, por um lado, parece pouco plausível que a Terra seja o único local do Universo onde a vida possa ter surgido, as enormes distâncias e dificuldades de explorar o Universo põem em questão as reais hipóteses de encontrar essas formas de vida, mesmo assumindo que elas existem. E ninguém sabe que tipo de vida poderemos encontrar”, refere David Marçal, investigador, escritor e bioquímico da Universidade Nova de Lisboa.
E se for uma estranha forma de vida? Mesmo conhecendo os seres complexos que encontramos em vários locais da Terra onde existem condições extremas, tais como as fontes hidrotermais, os vulcões de lama no fundo do mar, onde temos organismos que vivem sem a energia do Sol, seremos capazes de reconhecer uma forma de vida radicalmente diferente?
“Obviamente que o próprio conceito que temos de vida se baseia na vida que nós conhecemos. A vida é feita com os mesmos elementos químicos de que é feito todo o Universo, que são os que constam da Tabela Periódica. A vida extraterrestre terá de ter também uma existência material e, consequentemente, ser feita com elementos químicos conhecidos”, diz David Marçal. E, acrescenta, não é plausível que haja algures no Universo elementos químicos substancialmente mais pesados do que aqueles que conhecemos.
A nossa vida é feita essencialmente de carbono, oxigénio, azoto e hidrogénio, os elementos mais abundantes no Universo. O carbono é dos elementos mais versáteis e pode participar em vários tipos de ligações químicas, o que permite criar uma grande complexidade molecular. “É difícil imaginar essa complexidade baseada noutros elementos químicos”, admite o bioquímico. “Ainda assim, se a encontrássemos, acabaríamos por ser capazes de a reconhecer”, defende.
O conhecido escritor Arthur C. Clarke resumiu este dilema numa frase quase tão célebre como as suas obras que inspiraram o filme de Stanley Kubrick 2001: Odisseia no Espaço: “Existem duas possibilidades: ou estamos sozinhos no Universo… ou não estamos. Ambas são igualmente assustadoras”. A vida extraterrestre que procuramos pode estar em Marte. Ou debaixo do gelo das luas de Júpiter e Saturno, Europa e Encélado. Ou, muito provavelmente, num dos mais de quatro mil exoplanetas que já identificámos por esse Universo fora.
Em 1995, Michel Mayor e Didier Queloz fizeram a primeira descoberta de um planeta fora do nosso sistema solar, orbitando uma estrela do tipo do nosso Sol, baptizado com o pouco inspirado nome de 51 Pegasi b. Com a descoberta de milhares de exoplanetas – até agora, foram identificados mais de quatro mil –, a maioria dos cientistas é capaz de apostar que há vida noutro lugar qualquer.
Mas isso não chega. Queremos saber onde, e qual, e como. Queremos saber mais. Queremos saber se há algum planeta parecido com a Terra, se algum se encontra à distância certa para ter vida com as propriedades químicas que a vida na Terra tem. Tendo em conta que há mais de 100 mil milhões de estrelas (as estimativas vão até 400 mil milhões) na nossa galáxia, a odisseia em busca de uma outra Terra perdida na Via Láctea é não só tentadora como prometedora.
A maior parte dos planetas que foram descobertos até hoje são rochosos como a Terra e esses devem ser os mais comuns, segundo Nuno Santos, que descobriu uma boa parte deles. “Há muita coisa que ainda não sabemos, mas um aspecto que parece bastante claro – embora ainda careça de uma comprovação final – é que a maioria das estrelas que vemos no céu tem planetas a orbitar e que a maioria desses planetas é rochoso como a nossa Terra. Muitos não terão condições para ter vida, alguns terão.” Simples? Longe disso. Muito longe disso.
Para escrutinar o que poderá estar a uma distância de anos-luz, os cientistas estão a tentar caracterizar detalhadamente os exoplanetas que vão descobrindo a orbitar a sua estrela. Entre outros aspectos, o exame meticuloso vai investigar, por exemplo, as suas atmosferas à procura de uma “assinatura química, espectral”. Essa é especificamente a missão ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey), da Agência Espacial Europeia (ESA), que conta com a participação do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e que será lançada dentro de menos de uma década.
Falamos numa operação especial, mas qualquer pessoa que acompanhe as aventuras dos terráqueos na conquista do espaço já se perdeu com os nomes das missões, sondas e foguetões que sobem ao céu a partir de todos os cantos do mundo. No entanto, independentemente de quem “chegar primeiro”, o mais provável é encontrar um português a bordo da missão. A astrobióloga Zita Martins, uma das exploradoras portuguesas que procuram sinais de vida extraterrestre, é um excelente exemplo disso. Já participou em várias missões e, mais recentemente, “embarcou” na Hayabusa 2, que enviou uma sonda até um asteróide para recolher amostras que podem dar pistas importantes sobre a composição original do nosso sistema solar, sobre a formação dos planetas e as condições que permitiram o aparecimento de vida na Terra.
A ideia de outros planetas como o nosso à volta do seu próprio Sol ou de uma sonda a recolher uma amostra de um asteróide que está a 300 milhões de quilómetros da Terra parece ficção científica? O físico teórico norte-americano Michio Kaku desafia mais ainda a nossa imaginação. Entre especulações fundamentadas e provocações quase delirantes, o investigador tem espalhado a mensagem da certeza de outras vidas no Universo, da existência de universos paralelos e da nossa capacidade de chegar a outros planetas.
Michio Kaku já disse mil vezes que tinha descoberto o que queria fazer na vida quando percebeu que Albert Einstein, quando morreu, deixou a sua Teoria de Tudo inacabada em cima da secretária. O cientista era um miúdo quando decidiu que ia tentar completar aquele esforço. Para já, seguindo o lema de Einstein de que se não fosse possível explicar uma teoria a uma criança então essa teoria de nada valia, tornou-se conhecido pela co-autoria da teoria de campos de cordas, que apresenta como continuação da Teoria de Tudo. A sua teoria, simplificada, diz que todas as partículas da Natureza são vibrações de uma corda de um instrumento. E, nesse caso, a Física será a harmonia, a Química a melodia e o Universo uma sinfonia de cordas.
O discurso é alucinante. Ao mesmo tempo que nos lembra que as leis do Universo cabem numa simples folha de papel e que por isso, por enquanto, só vemos uma página da imensa livraria que é o Universo, promete-nos um mundo de viagens interestelares, a imortalidade digital e raios laser que levam os nossos cérebros para a Lua ou para Marte. O impossível? “Há vários tipos de impossíveis. Michio Kaku classifica-os no seu livro A Física do Impossível. Tudo o que hoje fazem os nossos telemóveis teria sido considerado impossível há 100 anos”, constata David Marçal. Por outro lado, também há, nota, “coisas que não eram possíveis há 100 anos e que não são possíveis hoje, nem provavelmente daqui a mil anos serão possíveis, porque violam leis fundamentais da Física”. É o caso de uma máquina de movimento perpétuo, por exemplo. “Muitas dessas ideias de Kaku são especulações fundamentadas, embora sem garantias de concretização. Prever o futuro é muito difícil. Mas fazemo-lo com frequência no nosso dia-a-dia. Quanto mais distante, mais difícil de prever. Estamos a fazer apostas sobre conhecimento que ainda não temos”, diz o cientista português.
Um dos princípios de Michio Kaku é bastante simples: “Não podemos ser os únicos no Universo; isso é ridículo”. Depois, faz algumas profecias com datas. Por exemplo, o primeiro humano vai chegar a Marte em 2030 e no final deste século as viagens interestelares dos humanos serão viáveis. “A inteligência artificial vai dar-nos a imortalidade genética e a fonte da juventude”, promete também Michio Kaku, que anuncia ainda que vamos acabar por ser uma espécie que habita dois planetas, Terra e Marte, explicando que a possibilidade de colonização passa “apenas” por conseguir aumentar a temperatura do planeta vermelho em 6 graus.
Além de improvável, a previsão é perigosa, responde Nuno Santos, com os pés bem assentes na Terra. “Uma coisa, para mim, é muito clara: nós, seres humanos, temos de arranjar maneira de viver na Terra. Com o conhecimento actual, é absolutamente impensável nós irmos viver para outro planeta. E, portanto, temos de cuidar do nosso. Há um perigo também nesse raciocínio, que é pensar que os cientistas vão arranjar maneira de sairmos daqui e, por isso, podemos estragar o que aqui temos à vontade…”
Procurar um novo lar ainda mais longe do que Marte, num planeta fora do nosso sistema solar, entra definitivamente nos domínios do impossível (com o conhecimento que temos hoje). “Se nós pensarmos num planeta em torno de uma outra estrela, temos de pensar que nos metíamos numa fantástica nave espacial imaginária. O problema é que íamos demorar várias gerações a lá chegar. Eles estão demasiado distantes. Mais uma vez, não é viável pensar que isso é uma solução para os nossos problemas”, diz Nuno Santos.
Entre salvar o nosso planeta e colonizar Marte ou outro qualquer fora do nosso sistema solar, sobra a certeza de que a Humanidade enfrenta um difícil desafio. Por cá, continuamos à procura do princípio de todas as histórias: do início da vida e do início da espécie humana.
Assim, vamos ao fundo do mar procurar formas de vida complexa que existem longe da energia do Sol, identificando organismos quimiossintéticos que nos podem orientar nas explorações que fazemos noutros planetas ou luas. A descoberta de bactérias extremófilas que sobrevivem em ambientes inóspitos para a vida fazem com que os cientistas considerem a possibilidade de vida extraterrestre em lugares como Marte.
À superfície, aproveitamos o congelador natural que existe na Antárctida que preserva amostras de meteoritos, alguns com 4,6 mil milhões de anos, a mesma idade da Terra. Sabemos que tudo começa com moléculas orgânicas muito simples que vão evoluindo até à complexa unidade básica da vida: a célula. Um dos locais privilegiados para este tipo de observações é a zona da Crista Média Atlântica, uma espécie de espinha dorsal feita de uma cordilheira de montanhas no Oceano Atlântico. Ou seja, por exemplo, o fundo do mar dos Açores.
Depois, com as mais avançadas tecnologias, analisamos também tudo o que encontramos debaixo do chão, em grutas ou noutros sítios. Com esses dados, reescrevemos a história da evolução humana e desenhamos um novo mapa que nos confirma a saída de África desses nossos antepassados primordiais, mas também os encontros (íntimos) que os humanos modernos tiveram na Europa ou na Ásia com espécies de humanos já extintas tais como os neandertais e os denisovanos.
O geneticista e autor de vários livros Adam Rutherford diz-nos que os seres humanos são o menor dos galhos numa única árvore genealógica que abrange quatro mil milhões de anos e muitas espécies. “Todos esses organismos estão enraizados numa única origem, com um código comum que sustenta a nossa existência”. Mas, mesmo assim, acreditamos que somos especiais, embora, como nota Adam Rutherford, a espécie humana não seja a única que comunica, fabrica ferramentas, utiliza fogo ou tem relações sexuais por outros motivos que não sejam criar novas versões de si própria. “A evolução, no entanto, permitiu-nos desenvolver a nossa cultura a um nível de complexidade que supera qualquer outro ser observado na natureza”, conclui.
Numa espécie de viagem ao contrário, começámos lá longe. Nos confins do Universo e nos grãos de açúcar que representam os 5% de matéria visível. Depois, aterrámos. Olha-se para a Terra, onde a ciência tem procurado esclarecer a história de todos os inícios, desde o que se acredita ter sido o princípio da vida, no fundo dos mares, até o que se acredita ser o princípio da nossa espécie, à superfície da parte sólida.
A viagem chega agora a um lugar ainda mais próximo: Portugal. “Não gosto da conversa de que somos um país pequeno. Só somos um país economicamente pequeno”, diz Nuno Santos. Sim, por um lado, temos excelentes equipas a trabalhar em Ciência e estamos envolvidos em projectos internacionais de grande escala e impacto e produzimos ciência (em Portugal ou noutros países) da melhor qualidade. “Mas sofremos de um subfinanciamento crónico”, diagnostica. O Estado não pode cruzar os braços e tem de colocar dinheiro público em cima da nossa Ciência para a ver crescer, reclama ainda. “Em toda a Ciência tem de haver investimento público, não há volta a dar. Que dá frutos. Pode ser em 10, 20, 30 anos…”
David Marçal aponta para o mesmo alvo. “É preciso mais investimento, tanto público como privado, onde estamos muito aquém do desejado. A Ciência tem que transpor as portas da academia e chegar às empresas. É preciso criar oportunidades para os doutorados fora do Ensino Superior, que está saturado e tem pouca capacidade de integrar mais doutorados. As carreiras científicas devem ser mais bem consolidadas, ultrapassando o actual paradigma da sequência de contratos a prazo, abrindo oportunidades de estabilidade”, enumera. Nem tudo é mau, claro. “Há um caminho de progresso inquestionável nas últimas décadas, com um grande crescimento do número de investigadores, publicações científicas, colaborações internacionais, entre outros indicadores.”
Nos últimos anos, Portugal também tem apontado para o céu. Por um lado, serviu de motor na formação da aliança intergovernamental AIR Center, que apresenta os Açores com uma posição geográfica privilegiada que pode e deve ser explorada pela indústria do espaço. Por outro lado, conseguiu dar forma ao projecto de uma agência espacial.
A Portugal Space, dirigida por Chiara Manfletti, tem a ambição de fazer com que até 2030 o país seja reconhecido como “uma autoridade mundial na ciência e economia das interacções Espaço-Terra-Clima-Oceanos”. Para isso, basta algo tão simples como cumprir a “estratégia nacional ‘Portugal Espaço 2030’, que tem como objectivo tornar Portugal num país de inovação ligada ao espaço, com capacidade industrial competitiva e de base científica de excelência, gerando emprego altamente qualificado, inspirando as novas gerações e posicionando Portugal como um actor relevante no progresso a nível global, com particular foco no denominado ‘Novo Espaço’ (New Space)”. E como se faz isso? Com políticas e financiamento estáveis e de longo prazo, insiste Nuno Santos
É impossível referir tudo o que está a acontecer hoje na Ciência em Portugal. Na área do espaço, andamos envolvidos na exploração dos dados do Espresso, um dos mais avançados espectrógrafos do mundo, instalado no maior telescópio do mundo, o VLT, no deserto de Atacama, no Chile. O Espresso (acrónimo de Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) capta o espectro da luz das estrelas para descobrir planetas rochosos. A missão Cheops e Plato, da ESA, que também conta com a participação de Portugal, promete fornecer muitos dados sobre o espaço para “brincarmos” aqui na Terra. Plato, a missão dos Trânsitos Planetários e Oscilações das estrelas (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), será lançada em 2026 para encontrar e estudar sistemas planetários extra-solares, com um foco especial em planetas rochosos ao redor de estrelas semelhantes ao Sol e a sua zona habitável – a distância relativamente a uma estrela a que a água líquida pode existir na superfície de um planeta.
Por fim, há o negócio. A viagem à Lua (só) fez 50 anos e do que já se fala por aí agora é de um novo negócio chamado turismo espacial que pode valer muitos milhões de euros. A corrida envolve várias empresas e multimilionários. As empresas de Richard Branson (Virgin Galatic), Jeff Bezos (Blue Origin) e Elon Musk (SpaceX) são as mais conhecidas no mercado e os especialistas e empresários apostam “todas as suas fichas” no ano de 2020 como o ano em que o turismo espacial se vai tornar uma realidade, ainda que já o tenham feito no ano passado.
No entanto, este não é só um negócio para empresários e milionários. A agência espacial norte-americana (NASA) também anunciou o programa da sua primeira viagem turística ao espaço. Será em 2020 e o preço vai rondar os 80 milhões de dólares (cerca de 73 milhões de euros). Para já, o plano é fazer duas viagens para 12 a 13 pessoas e que podem durar até 30 dias. Um mês de férias no espaço, portanto. No final do ano passado, o milionário japonês Yusaku Maezawa encomendou uma viagem da Starship (o foguetão da SpaceX) à Lua em 2023, um projecto baptizado Dear Moon que levará um pequeno grupo de artistas ao único satélite natural da Terra.
Mas o objectivo já não é apenas a Lua, como nas histórias de Tintim. Há pouco tempo, a empresa aeroespacial de Elon Musk, a SpaceX, anunciou que tinha terminado a montagem da primeira versão da Starship, uma nave reutilizável criada com o objectivo de levar seres humanos e mercadorias até Marte e outros pontos no Sistema Solar.
Para quem está longe de poder pagar a factura, os planos e projectos dos excêntricos milionários não passam de diversão. Pouca gente não terá esboçado pelo menos um sorriso quando, em Fevereiro de 2018, viu um descapotável vermelho Tesla Roadster a flutuar no espaço a caminho de Marte, com um boneco chamado Starman ao volante e ao som de Life on Mars?, de David Bowie.
Entre astrofísicos, astrobiólogos, físicos e outros cientistas que vasculham o Universo, geneticistas e antropólogos que desenterram o passado, biólogos que mergulham à procura dos primeiros sinais de vida do planeta Terra e milionários que exploram o espaço encontramos um denominador comum: uma especial forma de vida. E está aqui mesmo, na Terra.
«As últimas fronteiras da ciência», reveja este Fronteiras XXI
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