Possibilidades de Planetas Habitáveis – Parte 6

Uma pergunta intrigante que sempre nos fazemos, é como pode ser fisicamente uma forma de vida alienígena, ou seja, como se parece um ET?

A astrofísica pode dar algumas opiniões levando em conta a condição físico-química do exoplaneta.

Por exemplo, num planeta que possua uma atmosfera densa, deverá possuir uma baixa luminosidade em sua superfície, obrigando assim as suas formas de vida nele existente, a desenvolver órgãos de visão mais aguçados, ou seja, olhos grandes para captar mais luz.

Se o planeta possuir uma massa maior que a Terra, possuirá um a gravidade maior também, isto quer dizer que, as formas de vida desse planeta sofrem maior força gravitacional, fazendo com que suas formas de vida sejam de estaturas menores do que temos na Terra. Já no caso contrário, um planeta com baixa gravidade possibilitaria desenvolver formas de vida de estaturas maiores.

Mas, isso são apenas especulações, pois tudo nos baseamos na vida como conhecemos em nosso mundo. A vida na Terra é à base de alguns elementos químicos que fazem parte de todas as formas de vida que conhecemos nos fazendo pensar que, no Universo como um todo isso pode sim ser uma regra. Esses elementos são: Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Enxofre (S).

Chamamos esta combinação de “CHONPS”. Mas, será que toda a vida no Universo está realmente baseada no CHONPS? Existe algum exoplaneta que possa desenvolver condições climáticas, físicas e químicas para que uma forma de vida se desenvolva sem necessitar do CHONPS? Esta é uma pergunta que ainda não temos a resposta.

Com tudo isto em jogo, podemos imaginar que a diversidade de formas de vida fora da Terra seja realmente excitante, podendo haver seres de todas as formas, inimagináveis por nós! Apesar de paradoxal, imaginar formas inimagináveis nos faz entender que ainda estamos apenas engatinhando nesta nova fronteira das descobertas cósmicas. O Universo é o palco onde a vida se desenvolve e nós ainda somos apenas os espectadores assistindo o desenrolar dessa história, sem prever o seu final!

Acredito que, realmente a astrofísica, nos trará muitas respostas, mas também muitas novas perguntas sobre este intrigante tema da vida fora da Terra. Somente o implacável tempo, poderá nos ajudar a obter essas respostas, então só nos resta esperar e assistir o desenrolar este espetáculo do Cosmos!

Texto: Prof. Mestrando pela Unifei – Universidade Federal de Itajubá-MG

Emerson Roberto Perez – Astrônomo e Diretor do Planetário e Observatório Itinerante Sedna – Acesse: www.planetariosedna.com

Possibilidades de Planetas Habitáveis – Parte 5

Sempre que falamos em procurar vida fora da Terra vem a nossa mente o famoso planeta vermelho, Marte. Este planeta esta sendo monitorado por várias sondas não tripuladas, o que vem aumentando significadamente os dados obtidos para se esclarecer de uma vez por todas a existência de água na superfície, pois em seu subsolo já esta comprovada essa presença. Em Marte, existem traços geológicos de água corrente em superfície, traços esses, ocorridos num passado remoto. Ainda não se sabe o porquê da água ser encontrada somente no subsolo e não mais na superfície do planeta. Um mistério ainda não solucionado entre tantos outros deste intrigante planeta. De qualquer forma, Marte é o planeta que possui maiores condições físico-químicas para poder desenvolver ou já ter desenvolvido qualquer forma de vida.

Com a proposta da NASA, de se construir uma base em Marte para futuras missões poderem explorar cientificamente este planeta, os astronautas que tiverem este privilégio terão muito trabalho para conseguirem comprovar a tão sonhada vida marciana. A radiação cósmica na superfície de Marte devido sua tênue atmosfera de gás carbônico é muito alta e isto se torna um grande obstáculo para a vida se desenvolver. Se num passado remoto Marte possuiu uma atmosfera mais densa devido à presença da água em sua superfície, pode ser o indício de que a vida pode ter existido ali. Hoje, com toda essa radiação, até mesmo a presença dos astronautas com roupas especiais se tornam preocupantes para exploração de Marte. Por isso que se estuda a possibilidade de envio de robôs e não seres humanos para essa exploração em solo marciano. O problema, é que se têm dúvidas se um robô poderia realmente exercer o papel de um humano em todos os sentidos para se estudar sua superfície numa sensibilidade tal, que possibilite a real busca pela vida marciana.

Mas, em nosso sistema solar, Marte não é o único candidato a poder desenvolver ou ter desenvolvido a vida. Existem outros astros que se destacam com suas características favoráveis, como por exemplo, o satélite natural de Júpiter, Europa.

Este satélite Joviano, possui uma crosta congelada e abaixo dela existe uma grande quantidade de água em estado líquido. Este astro será objeto de estudos nos próximos anos.

O efeito gravitacional de Júpiter sobre Europa é muito mais forte que o efeito da Terra sobre a Lua, devido à massa de Júpiter. Essa força gravitacional exercida sobre Europa pode provocar um aquecimento na água abaixo da crosta devido a movimentos convectivos no interior de Europa provocados por Júpiter. A temperatura na superfície de Europa está em torno de mais de 100 graus Centígrados negativo, mas este efeito gravitacional faz com que a água possa se manter líquida em seu interior.

Havendo água, a questão é saber se existem moléculas orgânicas em Europa. Esta resposta teremos concerteza nos próximos anos, pois deverá haver uma missão não tripulada para pousar na superfície de Europa num futuro não tão distante.

Júpiter é quase um Sistema Solar em miniatura. Esse planeta emite ao espaço 2,5 vezes mais calor do que recebe do Sol. Na verdade, Júpiter é considero uma proto-estrela, ou seja, uma quase estrela. Se ele possuísse um pouco mais de massa, poderia ter condições de realizar reações termonucleares em seu núcleo, se transformando numa estrela. Para nossa sorte, isso não acontece, pois se assim fosse, com duas estrelas em nosso sistema, seria difícil a Terra ter uma órbita estável e poder evoluir a vida que desenvolveu.

Assim, em outros sistemas planetários, se espera que para um melhor desenvolvimento da vida e uma evolução sem muitos cataclismos naturais, um planeta habitável em sua ZH (Zona de Habitabilidade) se desenvolva melhor em sistemas com apenas uma única estrela como o nosso. Em sistemas planetários com duas ou mais estrelas, seria teoricamente mais complicado para a vida se desenvolver, aumentando em muito as variáveis para que isso seja possível. Então a busca por novos sistemas planetários se resume em sistemas com uma única estrela.

Um dos satélites de Saturno, Titã, também possui condições interessantes para poder ser estudado com mais detalhes. É o único satélite natural de nosso sistema solar que possui uma atmosfera considerável. Esta atmosfera tem semelhança com a atmosfera que nosso planeta possuía a 3,5 bilhões de anos atrás, se tornando também um candidato a busca de vida fora da Terra. Titã já foi visitado por uma sonda não tripulada e se descobriu lagos e rios de Metano líquido, o que aumentou a possibilidade desse satélite natural vir a desenvolver formas biológicas ou já ter desenvolvido. Há a necessidade de uma nova missão a Titã para se obter mais dados e assim se poder confirmar ou não nossas suspeitas sobre essa intrigante lua de Saturno.

Além de Titã, Saturno possui outro Satélite Natural de destaque, Encéladus ou Encélado (foto). Este pequeno satélite de apenas 498,8 km de diâmetro equatorial, possui uma atividade geológica interessante. Já se registrou nesta lua, a presença de vapor de água como uma fina e tênue atmosfera originada de atividades em sua superfície. A sonda Cassini parece ter encontrado recentemente provas da existência de reservatórios de água líquida, que entram em erupção ao estilo de gêiseres (que podem atingir mais de cem metros de altitude devida à reduzida força gravitacional na superfície dessa lua). A existência deste tipo de atividade geológica num mundo tão pequeno e frio acrescenta significativamente o número de habitats com capacidade de sustentar organismos vivos em nosso “inexplorado” sistema solar.

Possibilidades de Planetas Habitáveis – Parte 4

O Exoplaneta Gliese C se encontra na chamada Zona de Habitabilidade (ZH) da estrela Gliese. A ZH é a região que envolve uma estrela e determina a possibilidade de uma temperatura, luminosidade e radiações consideráveis para que um exoplaneta possa desenvolver água em estado líquido em sua superfície, caso seja um exoplaneta sólido e não apenas gasoso. Cada estrela tem sua ZH numa determinada região, de acordo com sua massa, temperatura e luminosidade próprias.
Em nosso Sistema Solar, a ZH fica entre os planetas Vênus e Marte, que estão em seus limites, ou seja, Vênus está muito próximo do Sol e Marte no limite distante da ZH. A Terra se encontra exatamente no centro da ZH do Sol, o que nos torna privilegiados para desenvolver toda nossa biodiversidade.

De todos os Exoplanetas até agora descobertos, o Gliese C é o que mais tem condições de ter desenvolvido água em estado líquido em sua superfície, e assim, se tornou o maior candidato pela Astrofísica a poder desenvolver a vida como conhecemos. Ainda estamos longe de sabermos se Gliese C é mesmo a nova “Super Terra”, já que ele possui um diâmetro de 1,5 vezes maior que a do nosso pequeno planeta azul.


Ilustração de Gliese C na Zona de Habitabilidade.

Num futuro próximo, teremos condições de poder analisar a composição atmosférica desses Exoplanetas com telescópios que serão colocados em orbita da Terra, podendo revelar quais componentes possui. Um dos componentes a serem procurados, será o gás metano.
O metano é geralmente produzido por algumas formas de vida, mesmo que em sejam bactérias ou flora. As pesquisas nesta área irão avançar muito nos próximos anos e, com certeza, em menos de uma década, já poderemos responder se algum exoplaneta possui traços de metano em sua atmosfera.

Outros planetas serão descobertos nos próximos anos em suas ZH’s e farão parte do foco de estudos para detecção de rastros de atividades biológicas em suas atmosferas, através de novos telescópios que estarão operando do espaço. Acredito que, em menos de 10 anos, poderemos ter uma confirmação de algum traço de atividade biológica em algum novo Exoplaneta.

Em nosso próximo texto, estudaremos a possibilidade de existência de mundos habitáveis em nosso Sistema Solar.

Possibilidades de Planetas Habitáveis – Parte 3

A Astrofísica entra em cena.

A partir de todos esses fatos e do apoio crescente de vários Astrofísicos, se iniciaram pesquisas sobre como encontrar planetas fora do sistema solar. A Astrofísica contribuiu e muito com desenvolvimento de técnicas que possibilitaram a descoberta de um grande número de Exoplanetas, ou seja, planetas que estão fora do nosso sistema solar.
Uma das técnicas mais usadas na Astrofísica para descobrir Exoplanetas é a chamada técnica da Fotometria do Trânsito. Esta técnica consiste em observar uma estrela por um longo período e elaborar um gráfico da curva de luz desta estrela. A curva de luz mostra toda a luminosidade (brilho) que a estrela emite e se mostrar variações periódicas em sua curva de luz, acusando diminuição em sua luminosidade, é uma possibilidade da existência de um Exoplaneta orbitando esta estrela.
Acontece que quando um planeta transita na frente de uma estrela com uma órbita de perfil para nós daqui da Terra, sua luminosidade diminui, sendo possível registrar seu trânsito pelo disco da estrela.

Fotometria de Trânsito: a curva de luz.

O grande problema desta técnica é que a órbita do exoplaneta tem de estar exatamente de perfil para nós aqui da Terra, caso contrário, não se tem como registrar a diminuição na luminosidade da estrela enquanto o exoplaneta orbita a mesma.

Outra técnica na Astrofísica é a Astrofotografia Direta. Esta técnica consiste em poder fotografar diretamente um Exoplaneta através de uma técnica de obscurecer a imagem da estrela e poder assim registrar na imagem o brilho refletido do exoplaneta por sua estrela-mãe.
O problema desta técnica é que ainda só é possível registrar Exoplanetas com um volume maior que o do planeta Júpiter, que possui 11 vezes o diâmetro da Terra! Já temos registrados vários Exoplanetas.

 


Imagens de Exoplanetas

Mas, ainda só podemos detectá-los como pequenos pontos brilhantes perdidos entre miríades de estrelas. De qualquer forma, já temos imagens reais dos primeiros planetas fora do nosso sistema solar, o que significa um avanço científico enorme!
As imagens reais dos exoplanetas são bem diferentes das imagens criadas por artistas onde se imaginam como seriam esses novos mundos.

Concepção artística de um Exoplaneta

Atualmente já são mais de 500 Exoplanetas conhecidos. Mas, a maioria deles, não se encontram em regiões propícias para desenvolver formas de vida como conhecemos.

Existem alguns fatores que temos de levar em conta para afirmarmos quais Exoplanetas podem desenvolver vida como na Terra.
Um dos maiores problemas é conseguirmos imagens da superfície desses Exoplanetas, devido às distâncias astronômicas (sem trocadilho) que estão de nós. Para se ter uma idéia, a estrela mais próxima da Terra, a Próxima Centauri, se encontra a 4,2 anos-luz de nós. Isso significa, traduzindo em kilometros, uma distância aproximada de 40 trilhões de kilometros. Se é difícil imaginar esta distância para a estrela mais próxima de nós, imaginem para estrelas mais distantes ainda! Um ano-luz, é a distância percorrida por um raio de luz no vácuo durante 1 ano, a uma velocidade aproximadamente de 300.000 km/s. Com esta velocidade, a luz pode completar 7 voltas e meia em torno da Terra em apenas 1 segundo!
Rápido? Nem tanto para distâncias astronômicas. A estrela Gliese, por exemplo, se encontra a 20,4 anos-luz da Terra, e é exatamente em torno dela que orbita o exoplaneta mais famoso descoberto até hoje, o Gliese C.
Toda essa fama para o Gliese C, vem da sua localização privilegiada em torno da estrela Gliese na constelação da Libra (Balança).

No próximo artigo, falaremos sobre a Zona de Habitabilidade (ZH). Até a próxima!

Possibilidades de Planetas Habitáveis – Parte 2

O Projeto SETI

Toda essa busca para encontrarmos respostas a essas perguntas se iniciou com o famoso Projeto SETI.
SETI (da sigla em inglês: Search for Extra-Terrestrial Intelligence, que significa: Busca por Inteligência Extraterrestre) é um projeto que tem por objetivo analisar o máximo de sinais de rádio captados por radiotelescópios terrestres, a partir da aceitação que se existe formas de vida inteligente em nosso Universo!

O passo inicial para se aceitar vida fora da Terra se iniciou com a fabulosa Teoria da Evolução de Charles Darwin. Podermos entender que a vida evolui de acordo com o meio ambiente em que se desenvolve, foi um marco histórico para entedermos a biodiversidade em nosso planeta. A partir desta constatação, é fácil imaginar como alguns cientistas puderam propor e aceitar a possibilidade de vida fora do planeta Terra.
Um grande colaborador para a existência deste Projeto foi o Astrônomo Carl Sagan (1.934 – 1.996), um dos maiores divulgador da Astronomia para o público leigo. Sagan sempre acreditou ser possível acontecer um contato com vida fora da Terra. Um de seus livros, traz exatamente este tema e que acabou indo parar no cinema com o mesmo nome do livro: CONTATO.

A maneira de captar informações vinda do espaço profundo originada por uma civilização extraterrestre ocorre atraves de um Radiotelescópio. Um Radiotelescópio capta ondas eletromagneticas com frequencias diferentes da luz visível que um telescópio óptico capta. Acredita-se de que, da mesma maneira como a nossa civilização envia ondas de rádio ao espaço, uma civilização mais avançada do que a nossa, tambem já deve ter feito isso e assim poderemos captar esses sinais vindos de outros planetas da própria superfície da Terra. Estamos literalmente, ouvindo as estrelas, para encontrar nossos irmãos cósmicos.

Arecibo

O Radiotelescópio de Arecibo (foto), faz parte do Centro Nacional de Astronomia e Ionosfera (NAIC), um centro de investigação nacional, operado pela a Universidade de Cornell, em acordo cooperativo com a Fundação Nacional de Ciências (NSF). A NSF é uma agência federal independente, cujo objetivo é promover o progresso da ciência e a engenharia nos Estados Unidos. Este Radiotelescópio opera, 24 horas todos os dias. Todos os resultados de investigação são publicados na literatura científica, a qual está acessível ao público.

Por ser o maior radiotelescópio de uma só parabólica do mundo, o Observatório é reconhecido como um dos centros nacionais de investigação mais importantes na área da radioastronomia, astronomia planetária e de estudos atmosféricos. As facilidades do Observatório de Arecibo estão disponíveis para seu uso, em uma base de igualdade competitiva para os cientistas de todas as partes do mundo. Idealizado pelo Professor William E. Gordon, da Universidade de Cornell, ele foi inaugurado no dia 1 de Novembro de 1.963.

Hoje, o SETI conta com outro radiotelescópio muito poderoso para suas pesquisas, o maior radiotelescópio manobrável do mundo – o chamado Telescópio Green Bank – para procurar sinais de vida inteligente nos exoplanetas detectados principalmente pelo Telescópio Espacial Kepler que já detectou uma grande variedade de exoplanetas.

O Astrônomo Americano Frank Drake, foi o fundador do Projeto SETI e também elaborou uma fórmula matemática para demonstrar estatisticamente a quantidade de possíveis planetas com condições de desenolver formas de vida inteligente por nossa galáxia. Esta fórmula ficou conhecida como a Equação Drake.

As variáveis da Equação Drake são:

N = E x P x S x V x I x T x C

Sendo:

N é o número de civilizações com tecnologia para se comunicarem em nossa galáxia;

E é o número de estrelas que se formam por ano em nossa galáxia;

P é a fração, dentre as estrelas formadas, que possui um sistema planetário;

S é o número de planetas com condições de desenvolver a vida por sistema planetário;

V é a fração desses planetas que de fato desenvolveram a vida;

I é a fração, dentre os planetas que desenvolveram a vida, que podem chegar a vida inteligente;

T é a fração, dentre os planetas que chegam a vida inteligente, que desenvolve tecnologia avançada e

C é a duração média, em anos, que uma civilização inteligente deve durar.

Esta equação nos mostra as muitas variáveis que estão em jogo para se chegar a uma resposta definitiva. O interessante é que por mais pessimista que sejamos quanto a valores dessas variáveis, ainda assim o valor final são sempre milhares de planetas com este potencial!

É bom lembrar, que todo esse cálculo é feito apenas para nossa galáxia, a Via Láctea, onde existem cerca de mais de 200 bilhões de estrelas. Hoje, estima-se a existência de mais de 150 milhões de galáxias pelo nosso Universo, cada uma com média de 200 bilhões de estrelas!

Dá para se imaginar o valor de “N” para o Universo!

Possibilidades de Planetas Habitáveis – Parte 1

Uma visão da Astrofísica

Nos dias de hoje, muito se ouve falar de novos mundos sendo descobertos, novas Terras e até mesmo, Super Terras! Nossas tecnologias avançam a cada dia e a cada nova descoberta, as dúvidas aumentam, as indagações duplicam e o desejo de um contato real com uma civilização extraterrestre, está povoando a mente de muitos cientistas atualmente. Nosso planeta Terra sempre foi e sempre será nossa casa no espaço, mas como todo adolescente rebelde, está na hora de sairmos de casa e irmos conhecer o mundo que nos cerca! A celebre frase da série clássica de Jornada nas Estrelas da década de 70 nunca esteve tão atual, ou seja, o Espaço é a nossa fronteira final e está na hora de cruzá-la.

Mas, existem perguntas que nunca se calam:

  1. Existe vida fora da Terra?
  2. Eles vêm até nós?
  3. Nós, um dia, iremos até eles?
  4. Como são esses mundos novos?
  5. Como e onde localizá-los?
  6. A que distâncias estão de nós?

A Astrofísica é a ciência que estuda todas as características físicas (luminosidade, composição química, temperatura e densidade) dos astros de nosso Universo e é sem dúvida nenhuma, a ciência que pode nos responder a essas perguntas inquietantes, que nos fomentam a desvendar todos esses mistérios que, até pouco tempo, estavam presentes apenas nos filmes de ficção e eram inatingíveis para nós!

Antes, um assunto polêmico entre os físicos, cosmólogos, astrônomos e astrofísicos, hoje, um tema de debate atual. A vida fora da Terra se tornou um tema ativo nos congressos científicos e muitos esforços, de todas as comunidades científicas, estão sendo realizados para que, um dia, possamos obter as respostas para essas perguntas.

Existem avalanches de projetos e pesquisas na área da Exobiologia (estudo da vida fora da Terra). Todos culminam para um único interesse comum, saber se estamos sós no Universo e se um dia teremos um lugar para visitarmos fora de nosso Sistema Solar!

No ano de 1971, 24 cientistas liderados por Bernard Oliver, se reuniram para estudar uma forma de detecção de vida inteligente extraterrestre. Dessa reunião, obteve-se um relatório que deu origem ao Projeto Cyclops, que em sua fase final teria um conjunto de mil radiotelescópios com 100 metros de diâmetro cada um, dispostos em forma de um círculo de 15 km de diâmetro. Este projeto foi cancelado devido seu custo. Nos dias de hoje, o Cyclops teria um custo calculado em aproximadamente, cinco bilhões de dólares.

Em nosso próximo texto, abordaremos o Projeto SETI (da sigla em inglês: Search for Extra-Terrestrial Intelligence, que significa: Busca por Inteligência Extraterrestre) .

Chuva de Meteoros

Quando observamos o céu em uma noite sem Lua e com condições climáticas boas, vemos muitas estrelas brilharem no firmamento. Quem já pôde contemplar esta imagem, certamente também já deve ter visto uma ESTRELA-CADENTE (nome popular).

Mas, o que é uma ESTRELA-CADENTE? 

São pequenos fragmentos de matéria que estão vagando pelo espaço e são atraídos pela força gravitacional da Terra, penetrando em nossa atmosfera. Vemos então, uma estria – o caminho percorrido na atmosfera por este fragmento. Enquanto se encontra no espaço, o fragmento recebe o nome de meteoróide. Se chegar a atingir a superfície do nosso planeta, então recebe o nome de meteorito. Ao fenômeno luminoso (estria), dá-se o nome de meteoro.

Nota: É importante lembrar que a chuva, o vento, o relâmpago, o trovão ou qualquer fenômeno atmosférico, também recebem o nome de meteoro.

A estria se forma devido ao atrito desse fragmento com a camada da atmosfera que recebe o nome de Ionosfera. Ao atravessar a Ionosfera, esses fragmentos se tornam incandescentes, dando origem a estria luminosa. As dimensões desses fragmentos são em sua maioria, muito pequenas, não ultrapassando o tamanho de um grão de arroz! 

E o que são Chuvas de Meteoros?

É quando ocorre um aumento considerável na quantidade visível desses fragmentos. Elas recebem o nome da constelação que aparentemente as originam, isto é, da constelação que está ao fundo de onde os fragmentos parecem penetrar na atmosfera terrestre. Geralmente essas Chuvas ocorrem quando nosso planeta atravessa a órbita de um Cometa. É que nessas órbitas, residem muitos fragmentos que se desprendem do núcleo cometário quando o mesmo se aproxima do Sol. Então, quando a Terra passa por este ponto, aumenta a quantidade dos fragmentos que penetram nossa atmosfera, dando origem assim, as Chuvas de Meteoros! Este é um fenômeno astronômico que pode ser observado por qualquer pessoa, pois não necessita de instrumentos e nem de conhecimentos na área de Astronomia. É muito fascinante você ficar olhando para o céu na espera que algum desses fragmentos penetre nossa atmosfera. Mesmo em noites que não estejam programadas estas Chuvas de Meteoros, sempre se observará esse fenômeno, porém com uma taxa horária menor. Não se deve tentar avistá-los em noites com a Lua Cheia brilhando no céu, pois seu brilho ofusca a visão da estria, não permitindo apreciarmos este maravilhoso fenômeno. O melhor horário para observá-los, é a partir das 00:00 hs. até as 05:00 hs. Para aqueles que forem embarcar nessa caçada cósmica, é bom lembrar que na madrugada a temperatura sempre cai alguns graus, por isso, um agasalho e uma garrafa de chá ou café com alguns biscoitos, serão muito bem associados aos Meteoros.

Por exemplo, a chuva do dia 05 de Maio está relacionada ao Cometa de Halley e ocorre na constelação de Aquário e é estimada em uma média de 8 Meteoros por hora. A fase da Lua tem de ser observada para sabermos se a fase será propícia para a observação dos meteoros e o melhor horário para avistarmos os fragmentos do Halley, será na madrugada do dia 05.

Uma boa caçada e que brilhem muitos Meteoros em suas noites!

Uma Introdução a Teoria das Supercordas – Parte 2

É prevista a existência de 10 dimensões espaciais e 1 temporal, totalizando um universo de 11 dimensões para o mundo quântico das cordas vibracionais.

A tão sonhada Teoria M pode ser a Teoria das Supercordas, que é uma junção das 5 Teorias das Cordas (5 tipos diferentes de cordas), mais a Supersimetria e mais a Supergravidade. Matematicamente, essas teorias parecem que se combinam, fazendo com que também se consiga combinar a Mecânica Quântica e a Relatividade Geral de Einstein, se as cordas realmente existirem.

Mas ainda faltam muitas comprovações para que a Teoria das Supercordas possa realmente vir a ser aceita completamente. E todos os problemas para sua comprovação estão exatamente nossa dificuldade tecnológica atual para se enxergar o mundo quântico. Muitos físicos apostam que ainda serão necessários muitos anos para conseguirmos comprovar ou não comprovar todas essas teorias.

Como sempre, somente o tempo irá nos dizer. Enquanto esperamos, vamos tentar entender um pouco mais sobre a Teoria das Supercordas e tudo que ela possa prever.

A Teoria das Cordas é composta por 5 Teorias diferentes, mas todas relacionadas entre si, formando a Teoria das Supercordas. Vamos então descrever quais são essas 5 Teorias das Cordas:

  • Teoria das Cordas Tipo I = envolve cordas abertas e fechadas.
  • Teoria das Cordas Tipo IIA = envolve cordas fechadas com padrões vibratórios que obedecem à simetria esquerda-direita.
  • Teoria das Cordas Tipo IIB = envolve cordas fechadas com padrões vibratórios esquerda-direita assimétricos.
  • Teoria Heterótica-O = envolve cordas fechadas cujas vibrações à direita assemelham-se à das Cordas Tipo II (A e B) e cujas vibrações à esquerda envolvem as das Cordas Bosônicas (primeira versão da Teoria das Cordas).
  • Teoria Heterótica-E (chamada também de E8xE8) = também envolve cordas fechadas cujas vibrações à direita assemelham-se à das Cordas Tipo II (A e B) e cujas vibrações à esquerda envolvem as das Cordas Bosônicas.

As teorias Heteróticas O e E diferem sutilmente uma da outra, mas de forma importante e ainda a ser estudada.
A maneira de se realizar as vibrações e se são cordas abertas ou fechadas é que diferem essas 5 teorias uma das outras.

Teoria das Cordas é uma forma abreviada de chamarmos a Teoria das Supercordas. Podemos definir expressamente então a Teoria das Cordas da seguinte maneira:

É a Teoria Unificada do Universo que postula que os componentes fundamentais de nossa natureza não são formados por partículas puntiformes e de dimensão zero (como sempre se acreditou), mas formadas por filamentos mínimos e unidimensionais (que possui 1 dimensão) denominados cordas.

Esta Teoria consegue unir harmoniosamente a Mecânica Quântica com a Relatividade Geral.

Esta unificação é algo que parecia impossível até então. Mas, ainda estamos longe de podermos comprovar a existências desses filamentos unidimensionais. De qualquer forma, o caminho parece ser acertado, por mais bifurcações que se encontre. A Teoria das Cordas promete revolucionar toda a maneira de se pensar nosso Universo!

A Teoria M une a Teoria das Cordas com a Teoria da Simetria e também da Supergravidade em 11 dimensões. Todas elas fazem parte do longo caminho a ser traçado ainda pelos Físicos Quânticos até a descoberta final. Se é que existirá uma descoberta final.
O Universo parece que sempre nos diz que existe algo mais além do que supomos. Então, provavelmente, ainda virão novas visões, novas informações, novos físicos que nos farão repensar tudo novamente e quem sabe alterar todas as Teorias e assim, ficarmos confinados num eterno labirinto de Teorias.

Este é sem dúvida, um jogo de dados até agora!

Temos como grande exemplo disso tudo, o Princípio da Incerteza de Heisenberg, que é um princípio da Mecânica Quântica segundo o qual nos diz que há aspectos em nosso Universo, como por exemplo a posição e a velocidade de uma partícula, que não podem ser conhecidos com precisão total ao mesmo tempo. Se você mede com precisão a velocidade, você terá imprecisão na posição e vice-versa. Esses aspectos estranhos de nosso Universo se tornam mais pronunciados à medida que as escalas de distâncias e de tempo em que são considerados tornam-se menores (microscópicos).

As partículas e seus respectivos campos ondulam e saltam entre todos os valores possíveis de maneira coerente com a incerteza quântica, nos dizendo que o mundo microscópico é um verdadeiro mar frenético e violento de flutuações quânticas.

Dentro deste Princípio da Incerteza, temos que quanto menor for a distância espacial, maior seria a flutuação quântica.

Ou seja, o próprio espaço-tempo (de 4 dimensões, sendo elas: 3 espaciais caracterizando direito-esquerda, frente-atras e acima-abaixo e a dimensão temporal caracterizando o eixo do passado-futuro), se torna incerto em sua escala mínima, podendo aparecer e desaparecer em algumas partículas fundamentais, chamadas de partículas virtuais, com uma freqüência muito maior.

Essas partículas têm um período de existência muito pequeno, estando sempre bem abaixo de 1 segundo!

Mas, qual é esta distância mínima?

A esta distância, chamamos de Distância de Planck, que equivale a 10ֿ³³ centímetros.

Podemos definir a Distância de Planck como sendo um quanta do próprio espaço-tempo?
Em minha opinião, sim. Esta seria uma quantização do espaço!

O tamanho de uma Corda dentro da Teoria das Cordas equivale a aproximadamente a Distância de Planck.

Daí a grande dificuldade de podermos detectar essas Cordas com nossa tecnologia atual que se encontra muito longe de atingir a possibilidade de observarmos esta distância tão ínfima para nós seres humanos.

O mesmo ocorre com a questão da detecção das dimensões extras, já que elas também devem ter tamanhos espaciais próximos a Distância de Planck.

Conclusão:

Apesar de todas as possibilidades apresentadas pela Teoria das Supercordas, temos de aguardar até atingirmos tecnologia suficiente para podermos comprovar esta maravilhosa teoria, que poderá se tornar a Teoria da Unificação de todo nosso Universo. Pensarmos num mundo harmônico, vibrando com Cordas e definindo todo o destino de nosso Universo e de nossas vidas, realmente é algo fascinante, mas ainda longe de uma comprovação. Tentar encontrar as dimensões extras, os Grávitons (Mensageiros da Gravidade) entre outras partículas fundamentais previstas por esta Teoria, será o nosso maior desafio desse século, senão dos séculos seguintes.

Mesmo que a Teoria das Supercordas não venha a ser comprovada, ela já tem seu registro na história da evolução do pensamento científico contemporâneo, pois a partir dela, muitos de nossos dogmas foram quebrados, dizimados e deixados para trás como lembranças vagas de nossas vidas. A compreensão da Física das Possibilidades nos ajuda a rever o mundo, a rever nosso modo de viver e de observar tudo a nossa volta. Alias, observar, ser um observador é se tornar parte fundamental de um mundo de possibilidades, de um mundo verdadeiramente quântico!

Mas, se essa intrigante teoria estiver correta e vir a ser comprovada num futuro ainda incerto, poderemos ter o privilégio de saber que nós participamos desse salto quântico do pensamento humano que, com certeza, nos levará para os confins de nosso imenso e misterioso Universo!

Vida longa a Teoria das Supercordas!

Uma Introdução a Teoria das Supercordas – Parte 1

Atualmente, não podemos mais definir o átomo como sendo o constituinte fundamental da matéria como antigamente se imaginava, pois ele consiste de um núcleo que compreende as partículas dos prótons e dos nêutrons e de um enxame de elétrons orbitando este núcleo. Ou seja, o átomo não é mais indivisível.

Um Próton pode ser definido como sendo uma partícula com carga positiva encontrada no núcleo de um átomo. Já um nêutron, é uma partícula também encontrada tipicamente no núcleo de um átomo, mas que se encontra eletricamente neutra. Um elétron pode ser descrito como sendo uma partícula fundamental encontrada geralmente orbitando o núcleo de um átomo e que possui carga negativa. O elétron é muito menor em tamanho e massa do que os prótons e os nêutrons.
Antigamente acreditava-se que os prótons, nêutrons e elétrons fossem as menores partículas encontradas no Universo.
Hoje sabemos que prótons e os nêutrons são compostos por 3 quarks cada um. Os quarks são partículas que agem apenas na força nuclear forte que se encontra nos núcleos atômicos. Esses quarks encontram-se divididos em seis variedades (up, down, charm, strange, top e botton) e três cores (vermelho, verde e azul). Claro que as cores e suas variedades, são apenas nomes referenciais para diferenciar um do outro de acordo com suas características físicas.

Um próton é formado por três quarks: sendo, dois quarks up e um quark down (uud).
Já um nêutron, também é formado por três quarks: sendo, dois quarks down e um quark up (udd).

Esta combinação dos quarks é que origina as partículas diferenciadas. Mas, a pergunta que sempre se faz é: Seriam os quarks as menores partículas existentes no Universo?

Segundo a Teoria das Supercordas, não!

Essa Teoria nos diz que as menores partículas existentes não podem ser pontuais como pensávamos que deveriam ser, mas sim, cordas!

Essas cordas é que dariam origem aos quarks de acordo com seus movimentos vibracionais e exatamente esses movimentos vibracionais variados é que dariam origem a diferentes partículas.

Uma analogia clássica é imaginar essas cordas como sendo as cordas de um violino emitindo notas musicais de acordo com sua vibração. Para cada nota há uma vibração especifica. No mundo microscópico das cordas da Teoria das Supercordas, seriam vibrações específicas para formar as diferentes partículas fundamentais, as que hoje são conhecidas e as que ainda não são conhecidas, pois a Teoria das Supercordas prevê matematicamente a existência de outras partículas que ainda não as detectamos pelo Universo e muito menos em nossos aceleradores de partículas aqui na Terra.

Uma dessas partículas ainda não detectadas seriam os Grávitons, que são os quanta da Força da Gravidade – Os mensageiros gravitacionais!

Como já vimos, as menores partículas existentes no Universo não podem ser pontuais como sempre imaginamos. Segundo a Teoria das Cordas, elas são um tipo de cordas estendidas ou fechadas. Através de sua vibração é que se formam todas as partículas que existem hoje dentro das 4 Forças Fundamentais. A Teoria das Cordas junto com Super-Simetria, e a Gravidade Quântica (Super Gravidade), formam a chamada Teoria das Super-Cordas!

Vejamos como está hoje o panorama das 4 Forças Fundamentais e suas áreas de atuação, além de vermos também quais são as partículas mensageiras, ou os quanta de cada uma dessas forças.

O quadro a seguir nos mostra as 4 Forças e suas características principais:

  Força Nuclear Forte Força Nuclear Fraca Força Eletromagnética Gravidade
Partícula Mensageira (1 quanta da força) Glúon W + W – Z° Fóton Graviton (ainda não detectado)
Área de Atuação Quarks e Glúons Quarks, elétrons e Neutrinos Quarks e partículas mensageiras da força nuclear fraca Todas

Este quadro está bem simplificado, mas nos dá uma idéia geral sobre como agem essas 4 Forças Fundamentais. Percebe-se que a Gravidade se destaca, além de agir em todas as áreas, sua partícula mensageira, o Gráviton, ainda não pode ser detectado. Se eles não existirem, a Teoria das Supercordas está comprometida seriamente!

Calcula-se, que nos próximos 30 anos, ainda não teremos tecnologia suficiente para comprovarmos a Teoria das Supercordas.

Saindo do domínio das 4 Forças Fundamentais (se é que isso seja possível), vamos penetrar um pouco mais no mundo fascinante das Cordas.

Sabe-se pela previsão da Teoria das Cordas que, através das vibrações que podem ocorrer em sentidos diferentes, elas acabam por formar um mundo chamado de “zoológico quântico”.
Trata-se de uma analogia ao mundo da Biodiversidade. A tensão de cada corda é que define sua energia e conseqüentemente, qual partícula fundamental dará origem.

Observamos a seguir, alguns dos tipos de vibração previstos pela Teoria das Cordas:

Podemos concluir que, teremos sempre uma gama muito grande de possibilidades de origem de partículas fundamentais diferentes, pois as vibrações podem ocorrer de várias maneiras. Aqui a comparação com as notas musicais emitidas pelas cordas de um violino, fica bem colocada.

A tensão das cordas do violino define suas notas. A tensão nas cordas da Teoria das Cordas, define suas partículas fundamentais.

A grande questão da Teoria das Cordas unida à da Supergravidade, é que ela funciona em um Universo de dimensões adicionais. Isto quer dizer que, para existirem as cordas, temos de ter um espaço com mais dimensões do que conhecemos hoje. Estão previstas, pelo menos, 11 dimensões nesta Teoria.

A pergunta é: Onde estariam essas dimensões adicionais de espaço?
Seriam dimensões recurvadas para dentro das 3 dimensões espaciais que conhecemos (altura, comprimento e largura), ou seja, muito pequenas para serem detectadas hoje. Matematicamente, elas existem, mas, nosso cérebro não consegue sequer fazer qualquer idéia de como seria um espaço com essas dimensões extras.

Onde conseguir encaixá-las?

Como na Teoria das Supercordas se admite dimensões adicionais de espaço, precisamos entender onde encontrar tais dimensões e como elas seriam apresentadas as nossas compreensões. Temos de imaginar, uma situação bem simples de nosso cotidiano, para podermos entender a existência de dimensões extras de espaço.

Por exemplo:

Imagine um fio esticado. Você pode caminhar sobre esse fio apenas para frente e para trás. Podemos definir esse fio como um objeto Unidimensional.
Agora, imagine que existe uma formiguinha caminhando neste mesmo fio. Ela pode se mover para frente e para trás, mas também pode se mover para direita e para esquerda desse fio. Para esta formiguinha, o fio é Bidimensional, pois possui duas dimensões.
Vamos um pouco mais além… Neste momento, pousa uma pequena mosca sobre o fio. Ela repete os movimentos da formiguinha, mas, possui a qualidade de voar, ou seja, ela pode se mover também para cima e para baixo do fio. Esta mosca se move num espaço Tridimensional em relação ao mesmo fio que nós podemos nos mover apenas para frente e para trás!

Apesar de bem simples, esta idéia do fio Unidimensional, nos mostra a gama de possibilidades de dimensões extras que não percebemos a nossa volta.

As prováveis dimensões adicionais de espaço, caso realmente existam, estão enroladas dentro de um Cubo Tridimensional e são muito pequenas.
Acredita-se que nos próximos anos, poderemos tentar comprovar a existência de alguma dessas dimensões extras através da Força da Gravidade.
Sendo esta Força, a única força que atua em todas as regiões do Universo, acredita-se que seja através de variações na Gravidade que poderemos detectar essas pequenas dimensões.

CONTINUA

Conhecendo as Estações do Ano

Mitos e erros

Desde pequeno, temos o conhecimento do frio e do calor. Sabemos reconhecer, ou melhor, sentir quando o dia esta quente ou frio, ou seja temperatura alta ou baixa. Percebemos também, que em certas épocas do ano, chove mais do que em outras. Conseguimos perceber muito bem esta diferença em nosso clima, no dia a dia.
As Estações do Ano tiveram origem exatamente nessa percepção da variação em nosso clima (chuvas, estiagem, inflorescência, temperatura alta e baixa) de região para região.
Aprendemos na escola que existem as chamadas estações do ano e que ocorrem devido o movimento de Translação da Terra em torno do Sol e também devido à inclinação do eixo de rotação de nosso planeta.

Um grande mito, que ainda existe atualmente, leva algumas pessoas a pensarem que o calor (aliás, usar a palavra calor é errado, pois calor é energia – deveríamos usar o termo temperatura alta) ocorre quando estamos mais próximos do Sol. E que, quando estamos mais distantes do Sol, ocorre o Inverno, ou seja, o frio. A distância da Terra em relação o Sol realmente varia enquanto ocorre a Translação (pois, a órbita da Terra é uma Elipse e não um círculo perfeito), mas essa variação de distancia não é significativa para determinar a variação de temperatura em nosso planeta a ponto de provocar as estações do ano.

O que mais contribui para esta variação é a inclinação do eixo de rotação da Terra em relação a uma perpendicular ao plano de sua órbita (a órbita da Terra é chamada de Eclíptica), que é de 23 graus e 27 minutos. Se fosse a distancia e não a inclinação do eixo de Rotação que influenciassem as estações do ano em nosso planeta, teríamos de ter a mesma estação em ambos os hemisférios terrestres (norte e sul) ao mesmo tempo. Mas, sabemos que quando é verão para nós aqui do hemisfério sul, temos o inverno no hemisfério norte. Isto ocorre devido os 23 graus e 27 minutos de inclinação de nosso eixo. Em certo momento temos o hemisfério norte mais voltado para o Sol e em outro momento temos o sul mais voltado para o Sol, provocando esta variação de temperatura que acaba ocasionando as estações do ano.

Veja no desenho abaixo esses dois momentos:

(Obs.: Os desenhos não estão em escala de tamanho)

Percebemos claramente pelo desenho que nesses dois momentos da órbita terrestre em torno do Sol, que em um deles (item A) o hemisfério norte (acima da linha do Equador) está mais voltado para nossa estrela e em outro (item B) é o hemisfério Sul. Temos então que, as estações do ano são sempre inversas de um hemisfério para o outro. Quando é verão no norte será inverno no sul. Quando é primavera no sul, será outono no norte e assim por diante.

Equinócios e Solstícios

As estações de verão e inverno se iniciam quando o Sol passa pelos chamados solstícios. Essa palavra quer dizer Sol estacionário. Existem dois solstícios: o de verão e o de inverno. Nossos antepassados definiram esta data pelo dia em que o Sol estaria mais afastado (declinado) do ponto cardeal Leste exato. Após a data do Solstício, o Sol volta a caminhar para o Leste. Para nós do hemisfério sul, quando o Sol se encontra no solstício de verão, significa que ele esta em seu maior afastamento angular do ponto Leste em direção ao Sul. Este afastamento é de 23 graus e 27 minutos (na verdade quando analisamos o afastamento do Sol no poente ou nascente esse valor acontece apenas para quem se encontra na Linha do Equador; quanto mais afastado do Equador maior é esse ângulo), sendo definido pela própria inclinação do eixo de rotação de nosso planeta. Neste dia significa dizer também que o hemisfério norte estará ocorrendo o inverno, pois o Sol se encontra declinado mais ao sul, portanto mais baixo no horizonte e não próximo a nossa cabeça ao meio dia, provocando uma menor intensidade de calor. Como a Terra demora 1 ano para completar uma volta em torno do Sol , seis meses depois , as estações de verão e inverno se invertem nos hemisférios. Os dias em que ocorre esse máximo afastamento do Sol em relação ao ponto Leste exato são: 21 de Junho (Inverno no Sul e Verão no Norte) e 21 de Dezembro (Verão no Sul e Inverno no Norte). Essas datas podem variar de acordo com nosso calendário devido ao ano bissexto e pelo horário de verão. Essa variação em média, pode ser de 1 dia.

As estações intermediárias, da primavera e do outono, são marcadas pela entrada do Sol nos Equinócios. A palavra Equinócio, quer dizer igualdade entre o dia e a noite. Será somente nos Equinócios que teremos um dia de 12 horas e uma noite de 12 horas (não chega a ser exata, pois depende do local em que o observador se está localizado), e também somente nos Equinócios é que o Sol nasce exatamente no ponto cardeal Leste. Isto ocorre duas vezes ao ano, no Equinócio da primavera em 23 de Setembro e no Equinócio do Outono em 23 de Março, sendo essas estações para hemisfério Sul, pois 23 de Setembro para o Norte marcará a entrada do Outono e 23 de Março a da primavera.
Essas datas também podem variar a exemplo dos solstícios.

Vejamos o desenho abaixo:

Um pequeno erro.

Existe um erro bem simples nisso tudo. Vejamos:

Quando dizemos, por exemplo, que no dia 21 de Junho começa o Inverno para nós aqui do hemisfério sul, cometemos um erro. Na verdade, no dia 21 de junho é o momento em que o Sol se encontra mais declinado ao norte para nós, então esta data deveria marcar exatamente o ápice do inverno e não sua entrada. O mesmo ocorre no verão, dia 21 de Dezembro significa o meio do verão para o sul e não o seu inicio! Pois a partir desta data o Sol começa novamente a caminhar de volta para o ponto Leste, dia a dia, até chegar o próximo Equinócio. E assim sucessivamente durante todos os anos.

Podemos afirmar que cada estação começaria na verdade, em média, 45 dias antes da data que usamos atualmente e que as datas oficiais da entrada em cada estação significam na verdade seu meio, seu ápice! Por que não se muda isso? Porque usamos isso desde nossa antiguidade como uma convenção que se perdura até hoje. Aliás, muitas convenções se perduram até hoje! Mas temos de lembrar que, astronomicamente falando, existe este erro e pode ser corrigido. Mas…

As linhas dos trópicos e a precessão da Terra

Seguindo esta idéia de atualização nas estações do ano, posso dizer que os nomes das linhas dos trópicos também deveriam ser atualizados devido o movimento de precessão da Terra. Junto ao movimento de precessão, atua o de nutação, causado pela força gravitacional da Lua.
Hoje, deveríamos chamar o Trópico de Câncer de Trópico de Gêmeos e o de Capricórnio de Trópico de Sagitário, pois é onde o Sol se encontra hoje nas datas dos ápices dessas estações.

A precessão é um dos 15 movimentos conhecidos de nosso planeta e tem uma duração de aproximadamente 26.000 anos para completar uma volta. Este movimento nada mais é do que um movimento que nosso eixo de rotação executa fazendo um bamboleado como um pião quando gira.

Isto faz com que as constelações se desloquem na esfera celeste, alterando ano após ano, a localização entre as constelações zodiacais (cortadas pela linha da Eclíptica) da posição do Sol durante a translação da Terra. Em qualquer programa de planetário (gratuitos na Internet, como o Stellarium) onde se mostra à posição do Sol na esfera celeste, se pode comprovar isto.

Nota: Este movimento também altera os signos das pessoas. Então, para quem acredita em Astrologia, isto é um grande incômodo! Por isso, ao fazer um Mapa Astral, você está sendo enganado!

Outro ponto interessante sobre as estações do ano para nós aqui no Brasil é fazer uma pergunta bem simples: em qual estação do ano estamos agora?

A resposta a princípio é óbvia! Mas, se analisarmos com calma, chegaremos a uma resposta no mínimo curiosa.
Sabemos que é a Linha do Equador que divide a Terra em 2 hemisférios (norte e sul) e que nosso país é cortado por esta linha no extremo norte. Então, olhando o mapa do Brasil, a resposta à pergunta acima, passa a ter 2 opções e irá depender da cidade que você se encontra, pois se estiver abaixo da Linha do Equador, você se encontra no hemisfério sul e estará numa determinada estação do ano, mas para quem está acima da Linha do Equador, a estação será inversa. Sabemos que na prática, para as cidades próximas da linha do equador, se diz que existem apenas duas estações: a estação da chuva e a da seca.

Finalmente, o que eu quero, através deste texto, é mostrar uma forma didática de se ensinar as estações do ano nas escolas.

Quem sabe um dia nós teremos a data astronômica correta (referente às estações do ano) em nossos calendários, assim como a atualização dos nomes das linhas dos trópicos e poderemos ver então, nossos professores ensinando corretamente esse tema nas escolas e universidades. Afinal, todos os calendários são baseados em eventos astronômicos (efemérides).