Planetas extrasolares e vida extraterrestre Horacio Dottori Dpto. Astronomia IF-UFRGS.

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1 Planetas extrasolares e vida extraterrestre Horacio Dottori Dpto. Astronomia IF-UFRGS

2 SETI (Vida vs. Vida Inteligente) Como podemos comprobar en la propia Tierra, hay una diferencia substancial entre la existencia de vida (millares de especies) tal como hoy la consideramos y la de vida inteligente, en el sentido de poder transformar su medio ambiente y cuestionarse sobre sus orígenes. Cocconi & Morrison publicaron Searching for extraterrestrial Communication (Nature, setiembre de 1959). En abril de 1960, Drake, comenzo una busqueda de señales en torno de Ceti y Eridani con el radiotelescopio de 25 m de G. Bank. En noviembre de 1961 10 especialistas de diversas ciencias (Drake, Sagan, Calvin ( Premio Nobel de química), entre otros) se reúnen. Drake formula la ecuación: N= R x F p x n e x F l x F i x F c x L S. J. Gould (paleontólogo de Harvard) sostiene (en su libro Wonderful Life) que el homo Sapiens es una entidad fortuita, no una tendencia de los seres vivos.

3 Los términos de la ecuación de Drake N = Número de civilizaciones observables. R = Tasa de formación de estrellas. F p = Fracción de estrellas con planetas. Ne = Número de planetas tipo Tierra. F l = Fracción de planetas tipo Tierra en los cuales se desarrollan civilizaciones. F i = Probabilidad de evolución de la inteligencia. F c = Cuanta certeza tenemos de que si existen estos seres son capaces y desean enviar señales de radio?. L = Tiempo de vida médio de una civilización semejante.

4 Potencia de transmisión efectiva (Px4 / ) vs (N * xN frec.)

5 Fracción del cielo observado por cada programa

6 Sensibilidad y area del cielo cubierta por los diversos programas

7 Vida Extraterrestre en la Tierra? Una pregunta relevante es, en cuantos ambientes extremos se puede encontrar vida en la propia Tierra?. Ambientes hidrotérmicos oceánicos extremos. Ambientes oceánicos frios con metano. Ambiente antártico em lagos submersos en 4 km de hielo. Micróbios em el interior de la Tierra a 2000 mts. Hipertermófilos y otros extremófilos: altas temp., ambientes ácidos, ultrasalinos, etc.. www.resa.net/nasa

8 Formas de vida submarina en la Tierra

9 Outras fontes de vida na propia Terra A descoberta de vida nas profundezas marinas em torno de fumarolas, a mais de 1000 mts de profundidade, coloca novos paradigmas em relação aos ambientes onde a vida pode ser gerada. Ali, nunca chegou um raio de luz solar.

10 Vientos (Vents) Crédito: Woods Hole Osceanographic Institution

11 Química de las fumarolas negras

12 Cadena alimentaria a miles de metros de profundidad marina

13 Tubos de lombriz Extraña criatura de ~1 m, sin boca, ni intestino ni ojos. No necesita la luz de la estrella mas próxima para sobrevivir.

14 Diente de León (Dandelion)

15 Almejas gigantes

16 Pulpos

17 Diferencia entre foto- y chimiosíntesis 1)- fuente de energia, 2)-CO2 y 3)- H 2 O para producir azúcares, 4) la fotosíntesis da O y la chimiosíntesis S como subproductos. (crédito:NASA)

18 Otras fontes de vida na propia Terra Sera esta a forma mais primitiva de vida?

19 The Characteristics of Life Organized structures that are composed of heterogenous chemicals - in units of "cells" Metabolism: chemical and energy transformations Maintain internal conditions separated from an outside environment: homeostasis Growth: conversion of materials from the environment into components of organism Reaction to select stimuli, physiologically and/or behaviorally Reproduction: making copies of individuals via the mechanism of genetic transfer: sections of DNA molecules that contain instructions for organization & metabolism Evolution: change in characteristics of individuals, resulting from mutation & natural selection - these result in adaptations adapted from The Characteristics of Life -- Oklahoma State University, Department of ZoologyThe Characteristics of Life

20 PLANETAS EXTRASOLARES A CAÇA DE UMA NOVA IDEIA

21 - All Candidates detectedAll Candidates detected 215 planets Candidates detected by radial velocity 175 planetary systems update : 05 March 2007 203 planets 20 multiple planet systems Candidates detected by microlensing 4 planets update : 10 June 2006 Candidates detected by imaging 4 planets update : 24 July 2006 Candidates pulsar planets 2 planetary systems update : 15 October 2006 4 planets 1 multiple planet systems Jean Schneider, O. de Paris

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23 PROPLIDEOS-PROPLYDS (Discos Protoplanetários) Fueron descubiertos en la Nebulosa de Orión. Solo pueden verse si estan iluminados de afuera, por estrellas calientes. Esto es, cerca de estrellas jovenes, muy masivas. En estos ambientes no sobreviven por mucho tiempo, pues la radiación evapora el disco. Una forma de sobrevivir es si estan inmersos em grandes nubes de moleculares, donde estan protegidos hasta la muerte de las estrellas muy calientes.

24 Discos Protoplanetários en la Nebulosa de Orión

25 Discos Protoplanetários em NGC 3603 (Brandner, Grebel, Chu, Dottori, Brandl, Richling, York, Points y Zinnecker AJ,2000)

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28 NUVENS MOLECULARES As nuvens moleculares densas podem não ser destruidas antes da morte das estrelas mais brilhantes Os discos protoplanetarios podem sobreviver nestes ambientes, e seguir uma evolução dinâmica própria.

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31 NUVENS MOLECULARES Nestes ambientes frios (~ -260 o C) se detectam moléculas congeladas na superfície dos grãos de poeira como: H2O, CO, CO 2, NH 3, CH 3 OH, etc. Estes compostos, iluminados por radiação UV mole podem formar membranas fechadas!, o protocélulas.

32 Producción de aminoácidos y protocelulas Experimento de Miller-Urey

33 São 126 moléculas detectadas até agora. Muitas org^anicas Metano C H 2000 2004 Açucar

34 Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos reportados em 2004 (nuv. Mol.) Pireno Antracina Meteoritos Crondríticos Carbonáceos Aminoácidos: 36 detectados no meteoríto Murchison. Vida: 8 dos 20 necessarios. H2NCH2COOH, Glicina (D), resto L-chirality, como na vida!

35 A PANSPERMIA A panspermia é a hipótese segundo a qual as sementes de vida são prevalentes em todo o Universo e que a vida na Terra começou quando uma dessas sementes aqui chegou, tendo-se propagado.hipótesevidaUniversoTerra Essa idéia tem origem nos pensamentos de Anaxágoras, mas a sua versão mais moderna foi proposta por Hermann von Helmholtz em 1879.idéiapensamentosAnaxágorasversãoHermann von Helmholtz1879 A panspermia tanto poderá ser interestelar ou interplanetária. O AMES- NASA laboratory entende que existem evidências em favor dessa teoria.evidênciateoria

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37 Considerações finais Embora pareça um contrasenso, nos últimos 20 anos se encontraram formas de vida na Terra, os extremófilos, que desafiam o conceito clássico sobre as condições favoráveis ao desenvolvimento de seres vivos. A procura por homemzinhos verdes provenientes de outros mundos, embora válida, pula um degrau fundamental, a comprensão da gênesis e a complexidade das diversas formas de vida.

38 Funny what he said, Isn t it?

39 Como se autoregulan las condiciones amenas a las formas de vida desarrolladas en la superficie terrestre? Se estima que el ciclo Carbonatos- Silicatos es un termostato en periodos de tiempo largos.

40 1-Atmósfera de la Tierra 2- Tierra vs.Venus

41 CO2 en la atmósfera terrestre trazado por las plantas en los últimos 3 10 8 años Según la revista Nature (Retallack, 411, 287, 2001 y Kürschner, 411, 247, 2001), las plantas respondieron al aumento de CO2 durante los 200 años de la era industrial aumentando la densidad de poros en las hojas. Investigaciones de fósiles de plantas relacionados a la especie ginkgo realizadas por estos autores, muestran que la abundancia de CO2 está relacionada con periodos conocidos de calentamiento por efecto estufa y de enfriamiento por glaciaciones. Como este paleobarómetro ya existia, permitió verificar que el clima y el contenido de CO2 han estado intimamente relacionados en los últimos 300 millones de años. El contenido de elementos volátiles en los mares de la Tierra corresponde mas a lo que se encuentra a la distancia de Júpiter. Esto refuerza la hipótesis de que el agua podria haber sido incorporada a la Tierra por cometas tipo LINEAR en la fase de bombardeo tardio, hace 4 10 9 años y que formas primitivas de vida se desarrollaron en la época de bombardeo de cometas (4,5 10 9 años)

42 Cometa LINEAR, contenido de isótopos de elementos volátiles semejante a la de los mares terrestres (3,3 10 9 kg H2O). Tres fases de la desintegración del cometa en 2000 Elementos como el CO, metano (CH4), etano (C2H6), etc solo están en forma de hielo afuera de la órbita de Marte.

43 Impactos de cometas reproducidos en laboratorio Simulación de choques de cometas

44 Movimiento tectónico vs. Fuerza de marea La capa de hielo de 60 km de espesura que cubre al satélite Europa, de Júpiter, está flotando sobre un mar de agua líquida, calentada por las fuerzas de marea producidas por el planeta. Los mares de Europa contienen sales de Magnésio. Como vimos, los oceanos terrestres tienen formas de vida a varios quilómetros de profundidad, vinculadas al calor que sale de los volcanes submarinos y no a la energía que recibimos del Sol, con un metabolismo basado en el Azufre. Esto plantea la posibilidad de que en las profundidades de Europa pueda existir vida surgida del calor de supuestos volcanes, no ya producidos por el movimiento tectónico, mas por las fuerzas de marea. El calentamiento del magma terrestre es producido por el decaimiento de materiales radioactivos. Este proceso solo podria mantenerse por mas de 4 10 9 años en planetas de ~1/4 M tierra. Por el contrario, el calentamiento por la fuerza de marea resuelve este problema. Este calentamiento solo puede existir en satélites al rededor de grandes planetas.

45 Io

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48 Manchas sazonales en las calotas polares de Marte

49 Las Zonas azules son enriquecidas em Nitrógeno

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52 GANIMEDES

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55 A la caza de planetas extrasolares Diferentemente que las estrellas, los planetas no tienen luz propia, o producen muy poca con respecto a lo que reflejan de la estrella madre. Por esa razón es tan dificil verlos. Se requieren técnicas especiales para hacerlo, por eso es que se detectaron tan recientemente. Los planetas descubiertos son de gran tamaño, semejantes a Júpiter o mayores (Mayor & Queloz, Suiza), Marcy & Butler (USA)). En general la distancia entre estos planetas y su estrella central es mucho menor que entre el Sol y Jupiter. Modelos recientes de formación de planetas muestran que es muy dificil explicar porque planetas tipo Tierra no migrarion ya hasta el Sol. Dependiendo de la masa del disco y del planeta formado estos se funden con su estrella central en tiempos del orden de unos pocos miles a un millón de años. Planetas tipo Júpiter deven abrir grandes surcos em los discos protoplanetarios.

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57 2 Atomos AlF AlCl C2 CH CH+ CN CO CO+ CP CS CSi HCl H2 KCl NH NO NS NaCl OH PN SO S0+ SiN SiO SiS HF HF SH, FeO(?) SHFeO(?) 8 Atomos CH3C3N HCOOCH3 CH3COOH C7H, H 2C6,CH 2OHCHO, CH2CHCHO C7HH 2C6CH 2OHCHO, CH2CHCHO 10 Atomos CH3C5N? (CH3)2CO NH2CH2COOH? CH 3CH2CHO CH 3CH2CHO 13 Atomos HC11N São 126 moléculas detectadas até agora. Muitas org^anicas 3 Atoms C3 C2H C20 C2S CH2 HCN HCO HCO+ HCS+ HOC+ H20 H2S HNC HNO MgCN MgNC N2H+ N20 NaCN OCS S02 c-SiC2 CO2 AlNCAlNC