A receita galáctica para um planeta habitável

Sabiam que um dos venenos mais conhecidos é também um ingrediente fundamental para a vida, tal como a conhecemos? Acompanhem a química espacial Karin Öberg e aprendam como ela percorre o universo em busca deste produto químico paradoxal usando o ALMA, o maior radiotelescópio do mundo, para detetar viveiros de atividade molecular e a formação de planetas que sustentem a vida

Eu tenho a certeza que não sou
a única pessoa nesta sala

que, em algum momento,
me encontrei a olhar para as estrelas,

e me questionei: "Somos só nós,

"ou há outros planetas
com vida como o nosso?"

Eu acho que é possível
eu ser a única pessoa

que ficou tão obcecada
com esta pergunta

que fiz dela a minha profissão.

Mas continuemos.

Como chegamos a esta pergunta?

Defendo que a primeira coisa a fazer

é afastar os olhos do céu
para o nosso planeta, a Terra.

E pensar na sorte que a Terra teve

para ser o planeta habitável que é.

Teve de ter, pelo menos, alguma sorte.

Se estivéssemos mais perto do Sol

ou ligeiramente mais afastados,

qualquer água que tivéssemos
teria evaporado ou congelado.

Quero dizer, não é garantido
que um planeta tenha água à superfície.

Se fôssemos um planeta seco,

não haveria muita vida nele.

E mesmo que tivéssemos
toda a água que temos hoje,

se esta água não fosse acompanhada

pelo tipo certo de produto químicos
para originar a vida,

teríamos um planeta húmido,
mas morto.

Portanto, se há tantas coisas
que podem correr mal,

qual é a probabilidade de correrem bem?

Qual é a probabilidade
de o planeta se formar

com, pelo menos, os ingredientes
básicos necessários

para ocorrerem as origens da vida?

Vamos explorar isso juntos.

Se vamos ter um planeta com vida,

a primeira coisa que é preciso ter
é um planeta.

(Risos)

Mas não pode ser um planeta qualquer.

Provavelmente, é preciso ter um planeta
específico e parecido com a Terra,

um planeta que seja rochoso,

para poder ter oceanos e terra,

e que não esteja nem muito perto
nem muito longe da sua estrela,

mas à temperatura adequada.

E que seja apropriado para a água líquida.

Então, quantos destes planetas
temos na nossa galáxia?

Uma das maiores descobertas
das últimas décadas

é que os planetas são
extremamente comuns.

Quase todas as estrelas
têm planetas à sua volta.

Algumas têm muitos.

Entre esses planetas,
embora numa pequena percentagem,

alguns são suficientemente "terrestres"

para os considerarmos planetas
potencialmente habitáveis.

Ter o tipo certo de planeta
não é assim tão difícil

quando consideramos

que há cerca de 100 mil milhões
de estrelas na nossa galáxia.

Ficamos, então, com mil milhões
de potenciais planetas com vida.

Mas não basta ter apenas
a temperatura adequada

ou ter a composição geral correta.

Também são precisos os químicos certos.

O segundo ingrediente mais importante
para criar um planeta habitável

— acho que é bastante intuitivo —

é a água.

Já definimos o nosso planeta
como potencialmente com vida

se tivesse a temperatura certa
para manter água líquida.

Se repararmos, aqui na Terra,
a vida é à base da água.

Mas de um modo geral,

a água é boa como um local
de encontro para produtos químicos.

É um líquido muito especial.

Este é o segundo ingrediente básico.

Agora, penso que o terceiro ingrediente

é provavelmente um pouco
mais surpreendente.

Vamos precisar de matéria orgânica,

visto que estamos a pensar
em vida orgânica.

Mas a molécula orgânica

que parece estar no centro
das redes químicas

que podem produzir biomoléculas
é o cianeto de hidrogénio.

Aqueles que conhecem
o aspeto desta molécula

sabem que é algo
de que nos queremos afastar.

Mas acontece que aquilo
que é muito, muito mau,

para formas de vida avançadas,

como nós próprios,

é muito, muito bom para
pôr a química em marcha,

o tipo certo de química
que conduz à origem da vida.

Já temos os três ingredientes
de que precisamos:

o planeta com uma temperatura certa,

a água e o cianeto de hidrogénio.

Quão frequente é que
estes três se encontram juntos?

Quantos planetas temperados
é que existem

que tenham água e cianeto de hidrogénio?

Num mundo ideal,

teríamos virado um dos nossos telescópios
para um destes planetas temperados

e verificado por nós mesmos:

"Estes planetas conterão
água e cianetos?"

Infelizmente ainda não temos telescópios
suficientemente grandes para ver isso.

Podemos detetar moléculas
na atmosfera de alguns planetas.

Mas esses são planetas enormes

normalmente bastante
próximos da estrela deles,

nada como estes planetas "certos"

de que falamos aqui

que são muito mais pequenos
e mais longínquos.

Por isso, temos de arranjar outra maneira.

E essa maneira que concebemos
e depois seguimos

é que, em vez de procurarmos
essas moléculas

nos planetas em que elas existam,

procuramo-las no material
que forma novos planetas.

Os planetas formam-se em discos de poeira
e gás em volta de estrelas jovens.

Esses discos obtêm o material deles
do meio interestelar.

Acontece que o espaço
que se vê entre as estrelas

quando olhamos para elas,
fazendo perguntas existenciais,

não é tão vazio quanto parece,

mas está cheio de gás e de poeira,

que, em conjunto, podem formar nuvens,

e, por sua vez, colapsam para formar
estes discos, estrelas e planetas.

Uma das coisas que vemos constantemente
quando olhamos para estas nuvens é água.

Temos a tendência para pensar na água

como algo que é especial para nós.

A água é uma das moléculas
mais abundantes no universo,

incluindo nestas nuvens,

nestas nuvens que formam
estrelas e planetas.

E não é só isso.

A água também é uma
molécula muito robusta,

Não é muito fácil de destruir.

Então, muita desta água
que está no meio interestelar

sobrevive à viagem perigosa
do colapso das nuvens

para discos e para planetas.

Portanto, quanto à água tudo bem.

Este segundo ingrediente
não será um problema.

A maioria dos planetas formam-se
com algum acesso à água.

E quanto ao cianeto de hidrogénio?

Também vemos cianetos e outras
moléculas orgânicas semelhantes

nestas nuvens interestelares.

Mas aqui, temos menos certezas
quanto à sobrevivência das moléculas,

que passam da nuvem para o disco.

São um pouco mais delicadas,
um pouco mais frágeis.

Então, se vamos saber
que este cianeto de hidrogénio

está algures na proximidade
de novos planetas em formação,

temos necessariamente
de o ver no disco,

nestes discos protoplanetários.

Há cerca de uma década,

comecei um programa de busca
deste cianeto de hidrogénio

e de outras moléculas nestes
discos protoplanetários.

E encontrei isto.

Boas notícias, nestas seis imagens,

aqueles pixels claros representam emissões
originadas por cianeto de hidrogénio

em discos protoplanetários,
a centenas de anos-luz de distância,

que chegaram ao nosso telescópio,

passando pelo detetor

e permitindo ver isto.

A melhor notícia

é que estes discos contêm, de facto,
cianeto de hidrogénio.

o último ingrediente, e o mais esquivo.

A má notícia é que não sabemos
onde é que ele se encontra no disco.

Se olharmos para estas imagens,

ninguém pode dizer
que são imagens belas,

mesmo quando as obtivemos.

Vemos que o tamanho do
pixel é bastante grande,

é mesmo maior do que os próprios discos.

Cada pixel aquí

representa algo muito maior
do que o nosso sistema solar.

Isso significa

que não sabemos de onde, no disco,
é que o cianeto de hidrogénio provém.

E isso é um problema,

porque estes planetas temperados

não podem aceder ao cianeto
de hidrogénio em qualquer lado,

este tem de estar suficientemente perto
do local onde eles se formam

para lhe poderem ter acesso.

Para perceber melhor, vamos
pensar num exemplo análogo,

que é o crescimento
dos ciprestes nos EUA.

Imaginem, hipoteticamente,

que voltaram da Europa

onde viram ciprestes
italianos graciosos,

e querem perceber

se faz sentido importá-los para os EUA.

Podíamos plantá-los cá?

Falamos com os especialistas de ciprestes

e eles dizem-nos que há, de facto,

uma faixa nos EUA
com uma temperatura amena

onde os podemos plantar.

Se tivermos um bom mapa
de alta resolução como este,

é bastante fácil ver
que esta faixa de ciprestes

destaca-se com muitos pixels
de terra fértil e verde.

Mesmo que eu comece
a diminuir a qualidade do mapa,

diminuindo a resolução pouco a pouco,

ainda é possível dizer

que há alguma terra fértil
a destacar-se esta faixa.

Mas e se a totalidade dos EUA

fosse reduzida a um único pixel?

Se a resolução for assim tão baixa,
o que é que fazemos agora?

Como percebemos se é possível
plantar ciprestes nos EUA?

A resposta é que não é possível.

Claro que há ali alguma terra fértil,

senão não teríamos aquela
tonalidade verde no pixel,

mas não há forma de perceber

se algum daquele verde
está no sítio certo.

É esse exatamente o problema
que enfrentamos

com as nossas imagens
de um único pixel dos discos

com o cianeto de hidrogénio.

Então, precisamos de algo análogo,

pelo menos, de mapas de
baixa resolução que vos mostrei,

para conseguirmos dizer se há sobreposição

entre o local onde está
o cianeto de hidrogénio

e o local onde estes planetas lhe podem
aceder, enquanto se formam.

Então, há uns anos, veio em nosso socorro

este novo, incrível e maravilhoso
telescópio ALMA,

o "Atacama Large Millimeter
and submilimeter Array"

no norte do Chile.

O ALMA é espantoso
de múltiplas maneiras,

mas aquela em que me vou concentrar

é que eu chamo-lhe telescópio,

mas vemos que há várias antenas
parabólicas nesta imagem.

Este é um telescópio composto
por 66 antenas parabólicas individuais

que trabalham em uníssono.

Isso significa que temos um telescópio

do tamanho da maior distância
a que podemos colocar estas antenas

afastadas umas das outras.

O que, no caso do ALMA,
são alguns quilómetros.

Temos um telescópio maior
do que um quilómetro e meio.

Quando temos um telescópio destes,

podemos ampliar coisas muito pequenas,

incluindo criar mapas de cianeto de
hidrogénio nestes discos protoplanetários.

Então quando o ALMA ficou
"online" há uns anos,

propus imediatamente utilizá-lo
para isso, entre outras coisas.

Qual é o aspeto de um mapa
de cianeto de hidrogénio num disco?

Estará o cianeto de hidrogénio
no sítio certo?

A resposta é que está.

Então, aqui está o mapa.

Vemos as emissões de cianeto de
hidrogénio a espalhar-se pelo disco.

Primeiro, é quase omnipresente,

o que são boas notícias.

Mas temos muitas emissões
brilhantes adicionais

provenientes dos arredores da estrela
na direção do centro do disco.

É aqui que as queremos ver.

Isto é perto do local
onde os planetas se estão a formar.

E não vemos isto apenas num disco,

aqui estão mais três exemplos.

Vemos que todos mostram a mesma coisa,

várias emissões brilhantes
de cianeto de hidrogénio

provenientes de perto
do centro da estrela.

Para ser sincera, nem sempre vemos isto.

Há discos onde vemos o oposto,

onde há, de facto, um buraco
nas emissões na direção do centro.

Isso é o contrário do que
queremos ver, não é?

Não são locais onde possamos investigar

se há cianeto de hidrogénio

à volta do local
onde estes planetas se formam.

Na maioria dos casos,

não só detetámos cianeto de hidrogénio,

como também o detetámos no lugar certo.

O que quer isto dizer?

Disse-vos no princípio

que temos muitos destes
planetas temperados,

talvez mil milhões ou algo assim,

onde a vida se pode ter desenvolvido,

se eles tiverem os ingredientes certos.

E também demonstrámos

que, muitas vezes, pensamos
que estão lá os ingredientes certos,

há água, há cianeto de hidrogénio,

haverá igualmente
outras moléculas orgânicas

juntamente com os cianetos.

Isto quer dizer que os planetas com
os ingredientes mais básicos para a vida

talvez sejam incrivelmente
comuns na nossa galáxia.

E se tudo o que é preciso
para a vida se desenvolver

é ter disponíveis
estes ingredientes básicos,

haverá muitos planetas habitáveis por aí.

Mas. claro, isso é um grande "se".

E eu diria que o desafio
das próximas décadas,

tanto para a astronomia
como para a química,

é perceber com que frequência

passamos de ter um planeta
potencialmente habitável

para ter um verdadeiramente habitável.

Obrigada.

(Aplausos)