Caçar sinais de vida fora da Terra parece enredo de ficção científica, mas é o trabalho cotidiano de quem atua na vanguarda da exploração espacial. O Olhar Digital conversou com a astrobióloga brasileira Raíssa Estrela, pesquisadora do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA. Na entrevista, ela detalha como trabalha na preparação do Habitable Worlds Observatory (telescópio planejado para rastrear “Terras 2.0”), explica as limitações de observatórios atuais e analisa o que falta para descobrirmos se existe vida extraterrestre.
No entanto, a conversa vai além dos exoplanetas distantes e das luas geladas da nossa vizinhança planetária. Do espaço, a NASA mantém instrumentos apontados para o nosso planeta. E Raíssa revela como dados obtidos na Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês) ajudam a mapear a poluição por plástico e a perda de biodiversidade no planeta, incluindo no Brasil. Confira a entrevista na íntegra a seguir:
Olhar Digital: Antes de mais nada, deixo um espaço para você se apresentar aos nossos leitores.
Raíssa: Eu sou pesquisadora no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. Eu trabalho com astrobiologia, na detecção de bioassinaturas em atmosferas de exoplanetas. E trabalho também com o nosso planeta Terra na detecção de poluidores, como o plástico e gases de efeito estufa, como também na caracterização de biodiversidade.
Olhar Digital: Raíssa, quando a gente fala em “cientistas da NASA”, parece um grupo superexclusivo de pessoas, superinteligentes, que estudam outros planetas. Então, eu queria que você aterrissasse um pouco para a gente e falasse um pouco da sua rotina. Como é trabalhar na NASA e caçar vida por aí?
Raíssa: A rotina de um cientista depende muito do que você trabalha. No meu caso, eu trabalho com dados de telescópios espaciais. O meu doutorado foi sobre isso, trabalhando com os dados do Telescópio Espacial Hubble.
Eu estou aqui, no momento, no Laboratório de Propulsão a Jato, onde a gente extrai esses dados, trata esses dados e trabalha com eles para fazer a ciência que a gente está buscando fazer.
No meu caso, eu trabalho com a atmosfera de planetas fora do Sistema Solar. Os dados do Hubble fornecem, na verdade, uma série temporal que contém informações sobre a luz da estrela que o planeta está orbitando. E, com essa informação da luz da estrela, a gente consegue ver sinais de moléculas que estão na atmosfera do planeta. Parece mágica, mas não é.
É uma forma indireta de obter informações sobre o planeta. A gente está, na verdade, medindo a luz que vem da estrela, mas, a partir dessa informação que a gente obtém com o telescópio espacial, consegue extrair dados também do planeta.
Foi isso que eu fiz durante boa parte do meu doutorado e é isso que eu faço hoje. Mas, hoje, na verdade, eu não trabalho mais com o Hubble. Eu trabalho com a preparação de outro telescópio espacial, que é o Habitable Worlds Observatory (HWO), que, em português, seria o Observatório de Mundos Habitáveis. Vou falar um pouco mais sobre ele em detalhes.
Basicamente, o meu trabalho agora não consiste mais em analisar dados de telescópios espaciais, mas em preparar essa missão que vai para o espaço. A gente quer saber quais são as ciências que precisa definir para criar uma instrumentação capaz de nos retornar a ciência que queremos fazer.
Uma dessas ciências é detectar assinaturas de biomoléculas, como oxigênio, ozônio e metano. Então, a gente precisa saber quais são esses requisitos, em que nível queremos encontrar essas biomoléculas e qual instrumentação é necessária para detectá-las.
No momento, temos outros telescópios espaciais. Eu falei para vocês do Hubble, existe também o James Webb, mas ainda não temos a tecnologia para detectar moléculas numa atmosfera como a da Terra, uma Terra 2.0.
Então, estamos preparando o cenário para que, daqui a alguns anos, tenhamos um telescópio espacial capaz de fazer essa ciência. O meu trabalho hoje em dia consiste na preparação para essa missão espacial.
Olhar Digital: Vocês têm um prazo para esse telescópio ser lançado? Como tem sido o trabalho para um observatório que terá justamente como principal missão encontrar esses mundos habitáveis?
Raíssa: Existe um prazo, mas ele é por volta de 2040, para que esse telescópio seja lançado. Isso depende de muitos fatores. Depende de a instrumentação conseguir ser feita a tempo e do financiamento necessário para permitir que tanto a equipe de ciência atinja seus objetivos quanto a equipe responsável pelo desenvolvimento da tecnologia dos instrumentos.
Então, tudo isso flutua um pouco, mas o objetivo é que, em 2040, a gente tenha esse telescópio espacial pronto.
A técnica de caracterização desses planetas vai ser bem diferente do que o James Webb faz atualmente. O que o James Webb faz hoje é semelhante ao que o Hubble também é capaz de fazer, embora o James Webb seja um telescópio maior, com precisão e resolução muito melhores.
Eles trabalham com uma técnica chamada trânsito planetário. O telescópio espacial mede a luz da estrela-mãe, a estrela que hospeda o planeta. Quando o planeta passa na frente da estrela, no que chamamos de trânsito, parte da luz da estrela atravessa a atmosfera do planeta.
Essa luz deixa impressões digitais porque as moléculas presentes na atmosfera absorvem parte da luz da estrela em comprimentos de onda bem específicos. Essas impressões digitais ficam registradas no espectro e revelam o que está na atmosfera do planeta.
É assim que o James Webb e o Hubble conseguem detectar compostos nas atmosferas de planetas que estão fora do Sistema Solar.
O Habitable Worlds Observatory será diferente. Ele usará um instrumento chamado coronógrafo. Esse instrumento bloqueia a luz da estrela-mãe.
Veja a diferença: com o James Webb e o Hubble, estamos medindo a luz da estrela-mãe para obter informações sobre o planeta. Já o Habitable Worlds Observatory vai bloquear a luz da estrela-mãe porque quer observar justamente a luz refletida pelo planeta que orbita aquela estrela.
A missão Nancy Grace Roman, que será lançada no final de agosto, tem um coronógrafo. Nesta missão, vai dar para testar se essa instrumentação consegue detectar a luz refletida por outros planetas.
Só que a precisão do Roman não será suficiente para detectar a luz refletida por um planeta pequeno como uma Terra 2.0. Ele ficará limitado a planetas gigantes gasosos, que são muito maiores, refletem mais luz e, portanto, são mais fáceis de detectar.
É muito mais difícil separar o sinal de um planeta pequenininho localizado perto de uma estrela. Essa precisão para separar a luz refletida de um planeta pequeno só será atingida pelo Habitable Worlds Observatory.
É essa tecnologia que está sendo testada e desenvolvida atualmente pelos engenheiros, em conjunto com os cientistas que fazem parte do projeto. O Roman virá como uma missão de teste, justamente para ajudar a gente a entender mais sobre o coronógrafo.
No momento, estamos em fase de testes do Roman, mas também tentando entender o que será necessário para o coronógrafo do Habitable Worlds Observatory, o instrumento que vai bloquear a luz da estrela-mãe.
Existem várias arquiteturas possíveis para essa instrumentação. Por isso, há muitos debates. Grupos de engenheiros apresentam diferentes arquiteturas possíveis para o coronógrafo e também diferentes dimensões para o telescópio.
Ainda não sabemos, por exemplo, se o Habitable Worlds será um telescópio de seis ou de oito metros. Tudo isso está em debate. São cenas para os próximos capítulos. Eu não sei dizer qual arquitetura será escolhida, mas isso está sendo discutido no momento.
Olhar Digital: A tecnologia usada pelo Nancy Grace Roman será parecida com a do Habitable Worlds Observatory e vai servir como uma espécie de teste, principalmente na questão do coronógrafo?
Raíssa: Isso, exatamente. O Nancy Grace Roman também vai usar um coronógrafo. A diferença é que ele ficará limitado a observar a luz refletida por planetas gigantes gasosos, planetas do tamanho de Júpiter, e não planetas pequenos.
Já o Habitable Worlds Observatory será construído com um coronógrafo capaz de atingir a precisão necessária para medir a luz refletida por planetas pequenos, como a Terra ou Vênus.
São planetas muito menores. Mesmo bloqueando a luz da estrela-mãe, é muito mais difícil enxergar a luz refletida por esses mundos pequenos do que por um planeta gigante gasoso.
Então, o Roman vem como uma fase inicial. Ele usará o coronógrafo para caracterizar planetas gigantes gasosos. Depois, o Habitable Worlds virá para que consigamos observar sinais de vida em planetas pequenos.
Olhar Digital: Já dá para saber mais ou menos o alcance? Quando falamos em encontrar um planeta do tamanho da Terra, sabemos de quantos anos-luz estaremos falando ou ainda é muito cedo para pensar nisso?
Raíssa: Existem estudos para determinar o alcance. Eu não sei dizer exatamente qual será porque isso também depende da arquitetura escolhida para o telescópio. Então, não tenho uma resposta agora.
Mas há outro ponto importante que você falou: o planeta do tamanho da Terra. Eu disse que queremos detectar uma Terra 2.0 com o Habitable Worlds Observatory, mas uma das grandes limitações do observatório é que, quando observarmos esses planetas, não saberemos exatamente o tamanho deles.
Teremos que inferir o que é esse planeta com base no que veremos em sua atmosfera. Uma das suposições com as quais trabalhamos é encontrar uma Terra 2.0 que tenha oxigênio e metano, gases presentes na nossa atmosfera e que são gerados pela vida.
Estamos procurando esses biogases e bioassinaturas com base no que conhecemos como vida aqui na Terra. Se visualizarmos esses mesmos gases nos dados do HWO, tentaremos entender se também são gerados por vida.
As nossas suposições são baseadas no que conhecemos como vida aqui na Terra. Mas teremos a limitação de não saber se o planeta observado realmente tem o tamanho da Terra.
Também precisaremos entender se esses gases são realmente gerados por vida ou por algum processo abiótico. Processos abióticos podem ser derivados da própria geologia do planeta. O vulcanismo, por exemplo, gera metano.
Também pode haver processos relacionados à fotoquímica da estrela. A radiação ultravioleta interage com a atmosfera do planeta e pode gerar esses gases de forma abiótica.
Tudo isso está sendo estudado agora em preparação para a missão: como esses gases também podem surgir de processos abióticos.
Essa, na verdade, é uma das minhas linhas de pesquisa. Eu trabalho, inclusive, com estudantes brasileiros para entender essa distinção: se realmente veremos algo gerado por vida ou se veremos outros gases que podem ser confundidos com a presença de vida.
Olhar Digital: Isso me lembrou do caso do exoplaneta K2-18b. Os cientistas divulgaram que poderia haver sulfeto de dimetila, um composto que, aqui na Terra, está associado à vida. Depois, outros estudos contestaram. Com a tecnologia que temos hoje, seria possível comprovar algo de fato ou sempre ficaremos nesse embate acadêmico, com indícios que depois acabam questionados?
Raíssa: Sim, esse é um ótimo ponto. Essa observação é um dos melhores resultados científicos que chegaram mais perto de indicar um planeta potencialmente habitável.
O K2-18b é um planeta com tamanho intermediário entre a Terra e Netuno, uma faixa de tamanho que não existe no nosso Sistema Solar. Isso é muito interessante.
Ele está na chamada zona habitável de sua estrela-mãe. Portanto, tem uma temperatura que pode permitir a existência de água em estado líquido.
O James Webb detectou dióxido de carbono, metano e vapor de água. Metano e vapor de água são compostos que podem estar relacionados a bioassinaturas, mas o metano pode ser gerado tanto pela vida quanto por processos abióticos.
O metano é uma molécula que reage bastante quimicamente. Para permanecer na atmosfera, precisa ser continuamente reposto. Então, não sabemos se esse metano está sendo produzido por um processo biótico ou abiótico.
Provavelmente, no caso do K2-18b, trata-se de um metano de origem abiótica.
Também existe o dimetil sulfeto, como você falou. Esse composto é produzido por formas de vida aqui na Terra, mas é um resultado que precisa de verificação.
É necessário repetir as observações desse sistema. Essa é uma das formas de verificar se realmente estamos vendo o que foi identificado no primeiro resultado.
O grande problema é que repetir observações com telescópios espaciais é caro. Isso atrasa um pouco todo esse processo de verificação porque não é tão simples. É preciso apresentar pedidos para observar com o telescópio e cada observação tem um custo bastante elevado.
É diferente de um telescópio terrestre, que é muito mais acessível e barato. Só que os telescópios terrestres, até o momento, não têm o mesmo potencial do James Webb.
No entanto, estão sendo construídos novos telescópios terrestres. É o caso do Extremely Large Telescope, o ELT, um telescópio do Observatório Europeu do Sul que terá em torno de 40 metros de diâmetro.
Esse telescópio será revolucionário, principalmente para fazer esse tipo de observação e verificação, permitindo observar várias vezes um mesmo sistema, especialmente aqueles com planetas potencialmente habitáveis.
É o caso do K2-18b e também do sistema TRAPPIST-1, composto por planetas que orbitam uma estrela do tipo M, uma estrela anã muito menor do que o Sol.
O sistema foi observado com o James Webb, mas ainda não existe uma conclusão sobre o que há na atmosfera desses planetas. Alguns resultados indicaram que pelo menos o TRAPPIST-1 b talvez não tenha uma atmosfera.
Até agora, porém, os resultados são inconclusivos e precisam de mais observações.
Como os planetas do sistema TRAPPIST são menores do que o K2-18b e se assemelham mais ao tamanho da Terra, torna-se ainda mais desafiador medir suas atmosferas.
Por isso, é necessário um telescópio como o ELT. Por ser muito maior, provavelmente conseguirá caracterizar melhor esses sistemas.
O James Webb fica limitado a planetas maiores do que a Terra, com dimensões entre a Terra e Netuno, como é o caso do K2-18b. Esses mundos são chamados de superterras, mas não porque sejam iguais à Terra. É apenas uma classificação relacionada ao tamanho.
Então, vamos ver o que ainda virá do James Webb, mas também precisamos esperar essa próxima geração muito promissora de telescópios, voltada à caracterização de planetas pequenos, com tamanhos mais parecidos com o da Terra.
Isso inclui tanto telescópios terrestres, como o ELT, quanto telescópios espaciais, como o Habitable Worlds Observatory.
Olhar Digital: Agora, deixando os exoplanetas de lado para falar dos planetas do nosso Sistema Solar, especialmente Marte. Tivemos resultados recentes que impactaram bastante o noticiário científico, como a descoberta de moléculas e compostos orgânicos que poderiam estar associados à vida passada. Também existe a exploração das luas de Saturno e Júpiter, que podem ter oceanos líquidos escondidos, e missões como a Europa Clipper. Dentro do Sistema Solar, temos algumas esperanças. Eu queria que você comentasse essas descobertas recentes em Marte, como um mundo que talvez não tenha potencial para vida agora, mas que pode ter abrigado vida no passado e deixado rastros para os robôs identificarem. Também queria que falasse sobre as luas vizinhas que oferecem a possibilidade de encontrarmos vida aqui mesmo no Sistema Solar.
Raíssa: Marte é um planeta muito interessante. Atualmente, possui uma atmosfera muito fina e rarefeita. Isso torna muito difícil a existência de vida em Marte no momento.
Também seria muito desafiador para nós vivermos lá, apesar de ouvirmos muito na mídia sobre viagens espaciais para Marte.
Por causa dessa atmosfera muito fina, uma grande quantidade de radiação cósmica nociva chega à superfície. A exposição a essa radiação é muito perigosa.
Mas Marte era um planeta radicalmente diferente há três ou quatro bilhões de anos. Provavelmente havia muita água, rios, lagos e talvez até um oceano.
A atmosfera de Marte era muito mais densa do que é hoje. Era um planeta mais quente, com condições muito mais próximas daquelas que associamos ao desenvolvimento da vida, como água líquida, química orgânica e fontes de energia.
O JPL, onde eu trabalho, construiu o rover Perseverance, que atualmente está em Marte explorando a Cratera de Jezero. Essa cratera foi justamente um desses lagos antigos e provavelmente tem fósseis.
O Perseverance foi enviado especialmente para essa cratera com o objetivo de procurar sinais de vida passada em Marte.
Ele também está coletando amostras de rochas. Um dos objetivos é que essas amostras sejam trazidas para a Terra em algum momento, para que cientistas possam analisar esses sedimentos.
Mas Marte não é o único local com potencial para a astrobiologia no Sistema Solar.
Outro deles é Europa, uma das luas de Júpiter. Acredita-se que Europa tenha um oceano líquido subterrâneo abaixo de uma camada de gelo.
Esse oceano provavelmente possui um volume maior do que os oceanos da Terra e é mantido líquido pelo calor produzido pelas forças gravitacionais de Júpiter.
A missão Europa Clipper foi construída aqui, no Laboratório de Propulsão a Jato. Ela foi lançada em 2024 e está a caminho de Europa.
Seu objetivo é investigar esse oceano, checar se realmente existe água líquida e procurar compostos orgânicos que possam nos aproximar da possibilidade de vida nessa lua.
Outro mundo interessante é Encélado, uma lua de Saturno. Encélado expele jatos de vapor de água e partículas de gelo diretamente para o espaço.
Esses jatos foram detectados pela missão Cassini, que foi enviada para analisar Saturno e suas luas.
A Cassini detectou moléculas orgânicas complexas nas plumas que vêm de Encélado. Isso significa que provavelmente existem reações ocorrendo num oceano localizado no interior da lua.
A estrutura seria semelhante à de Europa: uma camada de gelo e, abaixo dela, um oceano de água líquida, mantido nessa condição pelas forças gravitacionais de Saturno.
São luas muito interessantes para analisarmos e que indicam possibilidades de sinais de vida dentro do nosso próprio Sistema Solar.
Olhar Digital: Raíssa, queria ouvir você sobre esse grande desafio de lidar com as distâncias. A estrela mais próxima da Terra, além do Sol, está a quatro anos-luz. Mesmo que conseguíssemos construir uma nave capaz de viajar na velocidade da luz, ainda assim levaríamos quatro anos para chegar até lá e observar os planetas que orbitam essa estrela. Você acha que a nossa geração conseguirá testemunhar um momento de “eureca”, com a descoberta de vida fora da Terra?
Raíssa: Como pesquisadora que trabalha na preparação de uma missão criada justamente para detectar bioassinaturas, eu tenho que acreditar que conseguiremos.
Acredito que, nas próximas décadas, com o telescópio espacial que estamos preparando, teremos pelo menos a tecnologia necessária para isso. É algo que nunca foi feito até então: uma missão construída e dedicada especificamente à detecção de assinaturas de moléculas associadas à presença de vida.
Então, tenho esperança de que conseguiremos e vou trabalhar para isso.
Mas, mesmo que a gente não consiga, para mim também não é o fim do mundo. Tanto a detecção quanto a não detecção são cientificamente interessantes.
A não detecção mostra que o nosso planeta, até o momento, é o único que conhecemos que possui vida. E não apenas vida, mas muita biodiversidade.
Sabemos que milhões de espécies dividem o planeta Terra conosco. Nós não somos a única espécie da Terra. Somos apenas um dos habitantes que compartilham este planeta com vários outros.
Acho muito interessante observar essa diversidade de vida aqui na Terra e considerar que talvez ela seja única.
Talvez não seja, mas, caso seja, isso representa um recado de que precisamos agir com mais cautela e também com mais urgência para preservar a biodiversidade da Terra, que está sob risco por causa das mudanças climáticas.
Olhar Digital: E para fechar, queria falar sobre essa outra parte do seu trabalho. A NASA aponta telescópios para muito longe, mas mantém satélites voltados para a Terra, fazendo um monitoramento climático constante. É um trabalho que exige cooperação global com outras agências e governos. Eu queria que você falasse um pouco sobre esse trabalho que não olha do Universo para fora, mas para dentro, para desafios tão urgentes.
Raíssa: A NASA possui vários observatórios voltados para o planeta Terra. Eu trabalho com um deles, chamado EMIT.
O EMIT é um instrumento instalado na Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês). Ele funciona de forma semelhante ao que fazemos com planetas fora do Sistema Solar.
O instrumento possui um espectrógrafo, que mede a luz solar refletida pelo planeta Terra.
É algo que pretendemos fazer com o Habitable Worlds Observatory em planetas muito distantes e que já fazemos aqui na Terra com o EMIT.
Com as informações da luz refletida pelo planeta, conseguimos observar assinaturas de vários materiais, desde minerais até plástico.
O plástico também reflete a luz em comprimentos de onda muito específicos. Por isso, a partir do espaço, conseguimos identificar esse sinal de reflexão e detectar onde existem concentrações de plástico na Terra.
Isso pode servir como uma forma de mitigar esse grande problema, que é uma das crises planetárias globais identificadas pelas Nações Unidas. São três crises.
Uma dessas crises é a poluição plástica, que tem aumentado desde os anos 1970. A produção de plástico continua crescendo.
Outra é a crise da biodiversidade. Eu também trabalho para monitorar onde temos biodiversidade e onde estamos perdendo essa diversidade. Sabemos que o Brasil é o país número um em biodiversidade no planeta Terra. Acho muito importante lembrar que nós, brasileiros, viemos do país com a maior biodiversidade do mundo.
Também precisamos lembrar da nossa responsabilidade, como cidadãos e habitantes deste planeta, de preservar essa biodiversidade tão única do Brasil e da Terra, que ainda não encontramos em nenhum outro lugar.
Talvez vejamos algo semelhante com o Observatório de Mundos Habitáveis, mas, atualmente, essa biodiversidade está sob ameaça. Ela continuará ameaçada tanto pelas mudanças climáticas quanto pelo avanço das atividades humanas – agropecuária e desmatamento, por exemplo – que levam à perda das florestas e da biodiversidade. O Brasil ainda é o número um em biodiversidade, mas pode deixar de ser se não cuidarmos disso a tempo.
Existem vários sensores da NASA. O EMIT, com o qual eu trabalho, é um deles. Outros instrumentos medem diferentes propriedades do nosso planeta: temperatura, atividade de fotossíntese da vegetação, níveis de dióxido de carbono e metano na atmosfera.
Juntos, esses sensores fornecem informações sobre o sistema terrestre. Nós, cientistas, utilizamos esses dados para analisar a saúde planetária e informar modelos e projeções climáticas. Essas informações ajudam a pensar em formas de impedir que cheguemos a pontos de não retorno, como no caso da perda da biodiversidade da Amazônia.
Esse é um dos trabalhos em que venho tentando atuar, usando os sensores espaciais da NASA.
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