Navegando em mares desconhecidos

A curiosidade inquietante da humanidade em desvendar terras desconhecidas foi um dos principais propulsores que deu início às grandes navegações oceânicas, sobretudo a partir do século XIV. É claro que muitos fatores comerciais e políticos impulsionam tamanhos feitos, porém estar onde nenhum outro ser humano esteve, pisou ou navegou sempre fascinou os espíritos exploradores. Além da “descoberta” de novas terras, as grandes navegações moldaram a civilização como a conhecemos atualmente. Hoje, com a sensação de que cada cantinho do nosso planeta já foi explorado (com algumas exceções, como o oceano profundo e as regiões polares), a humanidade clama por explorar novas fronteiras e descobrir novos mundos.

O desenvolvimento de novas tecnologias de exploração espacial tem nos permitido sonhar com esses novos mundos que estão tão distantes, mas não o suficiente para que nos desencoraje a desvendá-los. Os desafios da exploração espacial nutrem ainda mais nossa curiosidade e equipes de pesquisadores de inúmeros países têm se unido para desvendar os mistérios desses mundos longínquos. O céu não é mais o limite, e acima dele, temos novos mares para explorar.

Figura 1. Imagens que ilustram grandes feitos da humanidade: as grandes navegações oceânicas e a exploração espacial. Fonte: NASA/Getty Images

Mundos oceânicos: o que são e onde podemos encontrá-los?

Mundo oceânico é um termo que define qualquer corpo planetário ou satélite natural (lua) que contenha quantidades substanciais de água líquida em sua superfície ou subsuperfície. A discussão teórica sobre a presença de oceanos nas regiões subsuperficiais de luas geladas do Sistema Solar acontece desde a década de 1970, quando alguns pesquisadores debateram a possibilidade de água líquida devido ao decaimento radioativo ou ao movimento de maré pela força gravitacional dos planetas gigantes gasosos sob suas luas. Evidências da presença desses oceanos viriam com missões espaciais, como a Galileo e a Cassini, que exploraram Júpiter e Saturno, respectivamente, e suas luas. Essas missões coletaram medidas geofísicas que indicaram a presença de oceanos subsuperficiais nas luas de Saturno chamadas Encélado e Titã, e nas luas de Júpiter chamadas Europa, Ganímedes e Calisto.

Contudo, nesses oceanos, não conseguiremos navegar por suas águas com caravelas e navios, como acontece nos oceanos da Terra, pois eles são cobertos por camadas espessas de gelo que podem atingir dezenas de quilômetros. Por exemplo, estima-se que o oceano de Encélado seja globalmente distribuído por essa pequena lua de 500 km de diâmetro, e que seja coberto por uma camada de gelo entre 30 a 40 quilômetros. A profundidade estimada do oceano de Encélado é em média 25 a 30 quilômetros. Já Europa é uma lua consideravelmente maior, com 3120 quilômetros de diâmetro, e é também coberta por uma camada espessa de gelo que pode variar entre 2 a 30 quilômetros. Estima-se que o oceano de Europa tenha cerca de100 quilômetros de profundidade! É interessante destacar que a profundidade média dos oceanos da Terra é de 3.7 quilômetros e sua região mais profunda atinge cerca de 11 quilômetros nas Fossa das Marianas, Oceano Pacífico. Portanto, o oceano de Europa teria ao menos 2 vezes mais água do que os oceanos da Terra! O mesmo padrão foi observado para outras luas, como Ganímedes e Calisto, que possuem oceanos abaixo de espessas camadas de gelo. No caso de Ganímedes, estima-se que haja mais de 6 vezes água em seu oceano do que em todos os oceanos da Terra!

Figura 2. Exemplos de oceanos do nosso Sistema Solar. As porcentagens são referentes à massa de água líquida, excluindo os valores de água na forma de gelo. Traduzido de NASA/PHL @ UPR Arecibo

Qual é a importância dos oceanos para a busca de vida?

Sabemos que a água líquida é um dos fatores cruciais para a vida como a conhecemos em nosso planeta. Até o momento, não conhecemos nenhuma forma de vida que seja capaz de sobreviver sem água líquida disponível. Aqui na Terra, praticamente onde tem água líquida, encontramos vida! Isso porque a água líquida é considerada o solvente universal por ser capaz de dissolver uma grande quantidade de substâncias, permitindo que aconteçam as reações bioquímicas inerentes à vida. Portanto, quando pensamos na busca de vida fora de nosso planeta, uma das características mais importantes para definir se um local é potencialmente habitável é a presença de água líquida. Desse modo, a descoberta dos oceanos em nosso Sistema Solar tem revolucionado as pesquisas astrobiológicas, uma vez que hoje sabemos que água líquida não é algo tão raro assim como havíamos imaginado no passado.  

Apesar da água ser um fator essencial para a presença e manutenção da vida como a conhecemos, sabemos que não é o único. Tendo o nosso planeta como exemplo, único local que sabemos abrigar vida, os astrobiólogos buscam tentar desvendar quais outros fatores são necessários para a vida se originar, evoluir e prosperar. É muito provável que, em algum local (ou locais) dos oceanos da Terra, há cerca de 3,5 bilhões de anos, a vida se originou e proliferou a partir de condições e compostos que foram cruciais. Um desses compostos é o sal. Na Terra primitiva, os oceanos eram cerca de 2 vezes mais salgados que hoje, em que a salinidade atinge em torno de 4%. Portanto, é provável que para a vida se originar, é necessária alguma quantidade de sal para que as reações bioquímicas aconteçam. Hoje, toda a vida na Terra depende de diversos sais, como cloreto de sódio e cloreto de magnésio. A concentração de sais e outros solutos dentro das células é responsável pelo gradiente eletroquímico através das membranas celulares que resultam na produção de energia, além do transporte de moléculas dentro e fora da célula, dentre muitas outras funções. O incrível é que os cientistas descobriram evidências de que muitos mundos oceânicos de nosso Sistema Solar também possuem quantidades de sal muito parecidas com a dos oceanos da Terra hoje, ou seja, cerca de 4% de salinidade.

Outras substâncias essenciais à vida são compostas pelos famosos CHONPS, iniciais dos átomos carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. Esses átomos formam moléculas chamadas de compostos orgânicos, ou seja, são formadas por átomos de carbono ligados por meio de ligações covalentes entre si e com outros elementos. Os cientistas já detectaram alguns desses compostos orgânicos nas luas geladas de nosso Sistema Solar. Um dos exemplos mais incríveis foi descoberto em Encélado, onde compostos orgânicos precursores de aminoácidos, contendo oxigênio e nitrogênio, foram detectados em plumas ejetadas na superfície da lua, muito provavelmente devido à atividade de fontes hidrotermais em seu leito oceânico.

De acordo com alguns dados coletados pela missão Cassini, a temperatura nessas fontes hidrotermais poderia atingir mais de 80 oC, de forma muito parecida às fontes hidrotermais dos oceanos da Terra. A descoberta de fontes hidrotermais em Encélado, e possivelmente também em outras luas como Europa, intrigou e entusiasmou os astrobiólogos, pois esses locais aqui na Terra abrigam não só uma vida abundante, mas podem ter sido o cenário fundamental para a origem da vida. Ainda em Encélado, os cientistas encontraram moléculas de metano aprisionadas em partículas de gelo (clatratos ou hidratos de metano) nas plumas ejetadas na superfície da região do polo sul da lua. Na Terra, há uma quantidade significativa desses hidratos de metano em regiões de subsuperfície oceânica sob alta pressão, onde, em algumas circunstâncias, esse metano pode atingir os sedimentos superficiais do leito oceânico e servir como fonte de energia para bactérias e arqueias chamadas metanotróficas. Em resumo, a habitabilidade dessas luas se dá principalmente devido à presença de água líquida, sal e compostos orgânicos, entusiasmando os astrobiólogos e iniciando a discussão de um novo desafio: como perfurar esses oceanos cobertos por gelo para tentar encontrar vida?

Figura 3. Imagens de fontes hidrotermais dos oceanos profundos da Terra e esquemas de como seriam as fontes hidrotermais no leito oceânico de Encélado. Fontes: imagem acima, à esquerda: Ocean Exploration Trust; imagem abaixo, à esquerda: D. Kelley, University of Washington/NSF-OOI/WHOI; imagem à direita, traduzida de Tachyon Beam blog.

Mergulhando em grandes desafios

Para a busca de vida nos mundos oceânicos, um dos maiores desafios encontrados pelos cientistas e engenheiros espaciais atualmente é acessar os oceanos através da perfuração das espessas camadas de gelo que cobrem essas luas geladas. Essa tecnologia de perfuração, embora já esteja sendo discutida e testada na Terra por alguns grupos de cientistas, ainda não está prevista por nenhuma missão até o momento. Uma das próximas missões previstas para estudar a habitabilidade dos mundos oceânicos é a chamada Europa Clipper, que irá explorar o oceano de Europa, com previsão de ser lançada por volta de 2030. Essa missão contará com um orbitador contendo equipamentos de imageamento, espectrografia, espectrometria e magnetômetros, que irão aprofundar nosso conhecimento sobre o oceano de Europa e sua habitabilidade.

A possibilidade de futuras missões para os mundos oceânicos estão sendo discutida pelo grupo da NASA chamado “Ocean Worlds Exploration Program” (Programa de exploração de mundos oceânicos), que planeja o programa em basicamente 4 etapas: (1) identificar e (2) caracterizar os mundos oceânicos, bem como descrever sua (3) habitabilidade, e por fim, procurar por de fato vida, através da busca de bioassinaturas (4). As primeiras etapas do programa estão sendo realizadas à distância, sobretudo por meio de missões que orbitam essas luas. Para a última etapa, que compreende a busca de bioassinaturas, muito provavelmente será necessária a perfuração das espessas camadas de gelo para que o oceano seja acessado e estudado. É provável que tenhamos que aguardar ainda alguns anos para que esse grande feito aconteça. Enquanto isso, os mundos oceânicos estão lá, à nossa espera, para que possamos desvendar os seus segredos. Será que a humanidade poderá, um dia, mergulhar em suas águas e descobrir que não estamos sós?


Autora: Amanda Gonçalves Bendia – Instituto Oceanográfico USP