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L'Exobiologie est une branche de la biologie qui consiste à rechercher de la vie extra-terrestre et à étudier l'effet d'un environnement extra-terrestre sur les organismes vivants.Le but principal de l'exobiologie est donc de mieux comprendre les processus qui sont à l'origine de la vie, son évolution et sa distribution sur Terre et ailleurs dans l'univers.

Des scientifiques provenant d'un grand nombre de disciplines scientifiques telles que l'astronomie, la planétologie, la chimie organiques, la paléontologie, ainsi que des sous-disciplines de la biologie comme l'écologie et la biologie moléculaire sont impliqués dans ce vaste domaine de recherche.

Les technologies spatiales jouent un rôle important en exobiologie car les sondes spatiales permettent de collecter des échantillons extraterrestres comme cela a été fait par la sonde Japonaise Hayabusa qui a permis de ramener sur Terre des fragments de l’astéroïde Itokawa en 2010, ou la sonde Stardust de la NASA qui a capturé des poussières provenant de la comète Wild 2 en 2004.

Les missions spatiales sont aussi nécessaires pour comprendre la particularité de l’environnement extra-terrestres comme par exemple la présence de volcans, sources de chaleur et donc d’eau liquide, mais aussi l’existence de radiations importantes qui peuvent être néfastes à l’évolution d’une vie similaire à celle sur Terre obligeant des organismes extra-terrestres à s’adapter à des environnements différents du notre.

L’exobiologie inclut aussi l’étude de la formation de molécules prébiotiques dans le Glossary Link milieu interstellaire où les atmosphères de comètes et ou de satellites comme Titan. La formation et la détection de ces molécules indiqueraient que les briques nécessaires à l’apparition d’une vie biologique pourraient de facto provenir d’un vaste réservoir.                  

L’exobiologie tente aussi de tracer le schéma de l’évolution de la vie sur Terre pour mieux comprendre l’évolution de notre écosystème et de sa biosphère.

Les exobiologistes étudient aussi l’évolution des habitats potentiels sur les planètes terrestres comme Mars, considérant les changements climatiques et géophysiques, pour y déceler l’existence de vie passée ou présente.

Enfin, l’exobiologie inclut aussi la recherche de la vie dans notre Glossary Link Galaxie considérant trois stratégies :

  1. la recherche de signaux technologiques provenant de civilisations avancées qui chercheraient à communiquer avec nous ou entres eux. Le projet SETI a commencé il y a à peine 30 ans et s’est amplifié avec l’arrivée de nouveaux partenaires et de nouvelles stratégies, incluant par exemple la détection de signaux lasers.
  2. La recherche de vie dans notre système solaire avec des missions spatiales, incluant des rovers sur Mars, qui a probablement eu un vaste océan à sa surface il y a 4 milliard d’années et les satellites Europe et Encelade, qui ont un océan d’eau liquide sous leur croûte de glace.
  3. La recherche de signaux biologiques détectés dans les atmosphères des planètes autour d’autres étoiles (exoplanètes) en utilisant les télescopes au sol ou les futurs télescopes spatiaux de grande taille.

La découverte et l’étude de l’évolution d’une vie extra-terrestre pourra sans aucun doute contribuer à notre compréhension de la vie sur Terre, son écosystème et les processus qui le régulent.

Uma vez que conhecemos diversos exoplanetas, procuramos classificá-los de acordo com suas propriedades. Duas propriedades são particularmente importantes: a massa e a temperatura da superfície. A massa para saber se trata de um planeta terrestre ou gasoso e a temperatura para saber se o planeta pode habitar uma química (ou bioquímica) complexa. Infelizmente nenhuma técnica de detecção mede os dois parâmetros de uma só vez. É ecessário, então, observar cada exoplaneta utilizando mais de uma técnica.

 A tabela de exoplanetas divide-os nos valores destes dois parâmetros. Para alguns exoplanetas (chamados "não classificados"), não há informação suficiente que permita calcular sua posição na tabela.

 1. A massa :

A massa é um parâmetro difícil de se medir com as técnicas atuais. Somente a técnica de astrometria nos dá uma medida direta (supondo que a massa da estrela é conhecida). Infelizmente as detecções de exoplanetas por astrometria ainda são raras. O método de velocidade radial, entretanto, nõ fornece nada além de um limite superior para a massa do exoplaneta. Com todas as outras técnicas de detecção (trânsito, lentes micro-gravitacionais, cronometragem, imageamento direto), a massa planetária é deduzida de outras grandezas e dependem, portanto, de hipóteses feitas sobre as relações entre a massa do planeta e as grandezas medidas.

A classificação dos planetas por massa na tabela  :

  • Mercurianos : 0-0,1 massas terrestres
  • Mini-Terras : 0,1-0.5 massas terrestres
  • Terrestres : 0,5-2 massas terrestres
  • Super-Terras : 2-10 massas terrestres
  • Netunianos : 10- 30 massas terrestres
  • Jupiterianos : 30 massas terrestres - 25 massas de Júpiter

Classificação por tipo  :

  • Planetas sólidos : A partir de modelos de formação e de estrutura interna de planetas, podemoz dizer que provavelmente os planetas de massa inferior a 10 massas da Terra são de tipo sólido ou líquido com pouco gas. Alguns destes planetas podem ser constituídos de rochas e metais enquanto outros podem ser formados de gelos ou água, dependendo de sua temperatura. Essa diferença de composição depende do local da órbita onde o planeta foi formado.
  • Planetas gasosos : é bastante provável que planetas com massa superiora 10 massas da Terra sejam em sua maioria gasosos, constituídos principalmente de hidrogênio e hélio. Entretanto, os planetas gigantes muito próximos de sua estrela podem perder parte ou todo o gas que os constitui.
  • Mas... trabalhos recentes (2016) apresentam um raio de transição entre os planetas sólidos e gasosos como sendo aproximadamente 1,6 raios terrestre.

2. A temperatuda da superfície :

Os métodos de descoberta dos exoplanetas ainda não permitem medir a temperatura. Podemos ter uma ideia da temperatura a partir de propriedades da estrela e da distância entre o planeta e a estrela. Ainda assim é necessário fazer alguams hipóteses sobre as propriedades da atmosfera do planeta.

 No catálogo, uma das colunas apresenta para cada planeta sua temperatura de equilíbrio, em Kelvin, calculada à partir de outros parâmetros conhecidos.

A equação utilizada é : Teq = Test x (Rest/(2*a))0.5  x (1-A)0.25. Onde temos Test sendo a temperatura da estrela em Kelvin, Rest é o raio da estrela, a é o semieixo maior da órbita do planeta e A é o albedo do planeta. O albedo, é a razão entre a quantidade de luz / calor vindo da estrela, que o planeta reflete sobre a que ele absorve. A=0 corresponde a uma superfície escura que absorve toda a luz e A=1 corresponde a uma superfície perfeitamente refletora. Note que se A=1 o planeta não é aquecido pela estrela!

Para a maior parte dos exoplanetas, o albedo não é conhecido. Um valor de A=0,3 (albedo médio da Terra) é utilizado para os cálculos do catálogo.

Atenção : a temperatua de equilíbrio calculada aqui é baseada em um modelo simplificado de planeta, que não leva em consideração uma quantidade imensa de parâmetros como o efeito estufa na atmosfera do planeta, que pode alterar significativamente a temperatura do planeta.

Esta temperatura é utilizada para classificar o planeta na tabela de exoplanetas em 3 categorias: quentes mornos ou frios (como explicado abaixo).

Classificação por temperatura (na tabela) : 

Como a presença de água líquida é um fator crítico para determinar se um planeta pode desenvolver uma (bio)química complexa, separamos os planetas na tabela da seguinte maneira:

  • Planetas quentes : Teq >  100°C (373°K)
  • planetas mornos : 100°C (373°K) >Teq > 0°C (273°K)
  • Planetas frios : Teq < 0°C (273°K)

Note que com a hipótese (albedo=0,3 e sem efeito estufa) e o modelo simplificado utilizado, existem uma grande quantidade de planetasque possuem uma temperatura bem diferente da temperatura efetiva mostrada na tabela. Entretanto, esta análise simplificada nos dá uma ideia da diversidade dos planetas.

Em 15 de Dezembro de 2015, 14 estrelas e 31 exoplanetas receberam um nome. Estes nomes foram escolhidos um a um, seguido por uma votação pública e depois uma votação de validade pela União Astronômica Internacional (IAU).

iau1514a

 

 Quase meio milhão de votos de 182 países escolheram os nomes abaixo.

  • Uma estrela é nomeada a partir da constelação a qual se encontra. O nome da constelação é precedida por ordem de brilho (luminosidade) da estrela, representada por uma letra grega ou latina ou de um número (que depende da posição da estrela).

Quando existem, a IAU manteve os nomes antigos de algumas estrelas, como por exemplo, iota Draconis que se chama Edasich (ou Eldsich, Ed Asich, Al Dhiba, Al Dhihi, derivados de outras línguas).

 

  • Um planeta é nomeado a partir do nome da estrela ao qual ele orbita, seguido de uma letra latina, b para o primeiro planeta descoberto, c para o seguinte, etc...

 

A lista abaixo fornece, para cada sistema planetário, o nome da estrela e o nome dos diferentes planetas do sistema.


  •  Estrela 14 Andromedae : Veritate

   Planeta 14 Andromedae b : Spe


  •  Estrela 18 Dauphin : Musica

   Planeta 18 Dauphin b : Arion


  •  Estrela 42 Dragão : Fafnir  

   Planeta  42 Dragão b : Orbitar


  •  Estrela 47 Grande Ursa  : Chalawan

   Planeta  47 Ursa Maior b : Taphao Thong

   Planeta 47 Ursa Maior c : Taphao Kaew


  •  Estrela  51 Pegase : Helvetios

   Planeta 51 Pegase b : Dimidium


  •  Estrela 55 Cancri : Copernicus

   Planeta 55 Cancri b : Galileo

   Planeta Cancri 55 c  : Brahe

   PlanetaCancri 55 d : Lippershey

   Planeta  Cancri 55 e : Janssen

   Planeta Cancri 55 f  : Harriot


  •  A estrela epsilon Touro já possuía nome : Ain

   Planeta  Ain b (epsilon Taurus b)  : Amataru  


  • A estrela iota Dragão já possuía nome : Edasich

   Planeta Edasich b (iota Dragão b) : Hypatia  


  •  Estrela epsilon Eridani : Ran

   Planeta epsilon Eridani b  : AEgir


  • A estrela gamma Cepheid já possuía nome : Errai

   Planeta Errai b (gamma Cepheid b) : Tadmor


  • A estrela alpha de Peixes já possuía nome : Fomalhaut

Planeta Fomalhaut b (alpha Peixes b) : Dagon 


  • Estrela HD 104985 : Tonatiuh 

   Planeta HD 104985 b : Meztli


  •  Estrela HD 149026 : Ogma

   Planeta HD 149026 b : Smertrios


  •  Estrela HD 81688 : Intercrus

   Planeta HD 81688 b : Arkas


  •  Estrela mu Arae : Cervantes

   Planeta mu Arae b : Quijote

   Planeta mu Arae c: Dulcinea

   Planeta mu Arae d : Rocinante

   Planeta mu Arae e : Sancho


  • A estrela beta de Gêmeos já possuía nome : Pollux

   Planeta Pollux b (beta Gêmeos b) : Thestias 


  •  Estrela PSR 1257+12 : Lich

   Planeta PSR 1257+12 b : Draug

   Planeta PSR 1257+12 c : Poltergeist

   Planeta PSR 1257+12 d : Phobetor


  • Estrela upsilon Andromedae : Titawin

   Planeta upsilon Andromedae b : Saffar

   Planeta upsilon Andromedae c : Samh

   Planeta upsilon Andromedae d : Majriti


 Estrela xi Aquilae : Libertas

Planeta xi Aquilae b : Fortitudo

 

 

Para a pergunta "Existe outras civilizações inteligentes / tecnologicamente avançada no Universo ?", podemos dizer que existem incontáveis estrelas, provavelmente muitos planetas em cada estrela, e que se a vida e inteligência (tecnologia) se desenvolveu aqui, é muito provável que o mesmo tenha acontecido talvez em muitos lugares. Por outro lado, a vida terrestre pode ter sido uma reação em cadeia rara de numerosos eventos que favoreceram o desenvolvimento.

  • A humanidade já acreditou que a Terra era o centro do universo ou que o universo girava em torno do Sol. Até perto do final do século XX dizia-se que o Sol era a única estrela com planetas em sua órbita. Hoje sabemos que o sol é uma estrela média, a Terra é um planeta médio (em termos de tamanho e posição), que os planetas são muito mais numerosos que estrelas na galáxia, e que um grande número destes planetas possuem uma temperatura na superfície que permite existir água líquida...
  • Um outro elemento primorsial nesta reflexão : Os processos físico-químicos que ocorrem no Universo seguem leis que conhecemos. Não existe elementos no Universo que não estejam na Tabela periodica dos elementos. Todos os planetas obedecem às leis estabelecidas por Newton e Einstein.

 

Equação de Drake
drake
Crédito : Observatoire de Paris / UFE

A equação de Drake corresponde à uma aproximação estatística desenvolvida por um astrônomo norte americano chamado Frank Drake em 1961. Drake colocou sob a forma de uma equação simples um cálculo do número de civilizações com as quais poderíamos nos comunicar (Nciv) :

Nciv = Fest x Ppla x Npla x Pvida x Pint x Pcom x T

Fest é a taxa de formação de estrelas na galáxia;
P... é a probabilidade ou fração de estrelas que satisfazem uma condição particular (de 0% a 100%, ou de 0 a 1);
Ppla é a probabilidade que uma estrela possua planetas;
Npla é o número médio de  planetas habitáveis por estrela;
Pvida é a probabilidade de vida aparecer em um planeta habitável;
Pint é a probabilidade da vida desenvolver inteligência (tecnologia);
Pcom é a probabilidade de que uma forma de vida inteligente desenvolva meios de se comunicar com outros mundos (por exemplo, rádio);
T é a duração na qual a telecomunicação pode ser detectável. É aproximadamente o tempo de vida de uma civilização que se comunica.

Esta equação apresenta os elementos necessários e permite estudá-los (ou direcionar os estudos), mas não fornece a resposta. A equação de Drake acaba sendo , na realidade, um moo de medir nossa ignorância ... e nosso progresso!

  • Visão geral do nosso conhecimento atual:
O solo do satéllite Europa
europa rafts
O solo de Europe assemelha-se a peças de quebra-cabeças que deslisaram. Uma explicação possível é que o solo gelado encubra um oceano de água líquida.
Crédito : NASA / GFSC
  • O número de estrelas na Via Láctea é algo entre 100 e 200 bilhões. Sua idade é da ordem de 10 bilhões de anos. Estima-se, então, que a taxa de formação de estrelas Fest é cerca de 10 por ano. Esta taxa é aproximadamente constante por aproximadamente 5 bilhões de anos. Esta taxa de formação de estrelas só foi melhor conhecida em 1995.

 

  • A descoberta de exoplanetas com o satélite Kepler mostrou quea probabilidade de uma estrela possuir planetas, Ppla, é muito grande, perto de 100%, ao menos no disco galático. Este resultado trata-se da maior descoberta sobre exoplanetas. As estrelas mais distantes do plano galático, mais velhas e pobres em metais podem abrigar um número m]bem menor de planetas.

 

  • O fator tempo não aparece na equação de Drake mas é um fator importante a ser considerado pois cada estrela tem um tempo de vida que depende de sua massa: as mais massivas tornam-se mais brilhantes mas não vivem muito; as menos massivas não são tão quentes ou luminosas mas podem ter uma forte atividade eruptiva; Estrelas tipo solar, que são mais estáveis, representam apenas cerca de 1% do total. Podemos então considerar uma gama de estrelas aceitáveis (nem muito massivas, nem pouco) como aproximadamente 10% do total.

 

  • As restrições nos planetas (massa e distância da estrela) dependem de condições necessárias para o aparecimento de vida e, portanto, da definição do conceito de "vida". Podemos limitar a massa da seguinte maneira: Os planetas muito massivos são os gigantes gazosos e não possuem superfície (como Júpiter, Saturno, Urano, Netuno) e os pouco massivos (como Mercúrio) e os planetas anões (como Plutão) não são capazes de manter uma atmosfera aceitável. Podemos considerar também que a vida pode aparecer em satélites dos planetas gigantes: mesmo não se tratando de "planeta", devemos incluir esta possibilidade no termo Npla. No Sistema Solar temos o exemplo de Europa (satélite de júpiter, que pode ter um oceano de água líquida sob o gelo). A distancia do planeta à estrela é conhecido como zona habitável, onde a presença de água líquida é possível. No nosso Sistema Solar, a região adequada representa cerca de 2% da variação de distâncias dos planetas ao Sol. Considerando uma região entre 0,5 - 2,5 UA, tem-se 4%. O número de planetas habitáveis por estrela começa a ser conhecido somente agora com as observações do Kepler. Cerca de 20% das estrelas tipo solar possuem um planeta na zona habitável.

 

  • A probabilidade da vida aparecer é desconhecida. Sob um ponto de vista otimista, a vida pode aparecer desde que haja "boas condições" físico-químicas na superfície de um planeta. Muitos índices levam os astrônomos pensar que a vida pode facilmente se formar em um planeta :

- A presença de moléculas pré-bioticas foram detectadas em cometas e no meio interestelar. Estas moléculas são elementos de base que, na terra, formaram as primeiras células vivas.

- As primeiras eras da terra foram bastante agitadas: ela foi bombardeada constantemente (como os outros planetas) por planetesimais, descendentes dos cometas. Quando o bombardeamento teve fim, há aproximadamente 3,6 bilhões de anos, a temperatura superficial baixou e quase que imediatamente, as primeiras células vivas apareceram. Os planetas vizinhos da Terra (Marte e Vênus) passaram pelas mesmas condições, então é possível que um processo similar ocorreu por lá. Ainda é possível que algumas condições excepcionais tenham ocorrido, por exemplo, Júpiter desempenhou um papel de escudo gravitacional da Terra, impedindo que muitos cometas caíssem aqui. Sem este escudo a Terra poderia ter uma superfície coberta de água e ser menos favorável à vida. Além disso, a Lua (que tem uma particularidade de ser bastante massiva em relação à Terra) estabiliza o eixo de rotação terrestre e, portanto, o clima a longo prazo. A Lua ainda produz as marés, intensificando a mudança líquido / sólido.

 

  • A estimativa de  Pint  é ainda muito difícil analisar, começando pela definição de "inteligência".

 

  • A estimativa de  Pcom  também é difícil, uma vez que uma civilização desenvolvida pode escolher não se comunicar.

 

  • Para terminar, T é totalmente desconhecido! Nossa civilizaçãotecnológica (capaz de se comunicar por ondas de rádio) tem apenas cerca de 100 anos (mesmo que o homo erectus tenha apareciso há milhões de anos). Nossa sociedade vai durar milhões de anos ou desapareceremos em alguns séculos por algum desastre natural, pela destruição do nosso ecossitema ou ainda uma guerra nuclear?

Resultado

Um cálculo otimista nos dá Nciv = 10 x 1 x 3 x 0.02 x 1 x 1/4 x 108 = 1.5 107.

Um cálculo pessimista nos dá Nciv = 10 x 1 x 3 x 0.01 x 0.02 x 1/10 x 200 = 0.12. Na realizade Nciv deveria ser ao menos 1 pois nós já existimos. Entretanto, neste cenário, seríamos únicos na galáxia. Existe portanto uma grande margem de possibilidades.

Você pode testar diversos valores dos parâmetros utilizando o applet Equation de Drake.