Há mais de meio século que a Humanidade começou a depositar as suas fichas fora da Terra. Começámos na Lua, expandimos para Marte e, atualmente, já temos dispositivos a monitorizar as diferentes luas de cada um dos oito integrantes do Sistema Solar. A busca por indícios de vida extraterrestre dura há várias décadas, mas os resultados têm sido constantes. Apesar de não conseguirem afirmar com certeza que existe ou existiu vida na vizinhança da Terra, também não conseguem excluir a hipótese contrária.
“Somos uma espécie de detetives. Tentamos recolher pistas de Marte, de outros planetas e corpos celestes, mas a verdade é que avançamos às escuras”, descreve ao Observador Victoria da Poian, uma das responsáveis da NASA por algumas das missões desenhadas para procurar atividade biológica longe do nosso planeta. A questão que se coloca, quando é destacada para um programa deste tipo, é sempre a mesma: “Nem sequer percebemos bem o que se passa na Terra, como vamos fazê-lo noutros planetas?” E mesmo que não exista uma resposta definitiva a esta pergunta, o objetivo é “recolher o máximo de dados possível”, para depois “cruzar diferentes perspectivas”.
Existe um objetivo bem claro em todas as missões deste tipo, independentemente da agência espacial que está a conduzir o esforço de busca por evidências biológicas noutros planetas. Nunca se materializou, havendo apenas suspeitas de locais com “potencial” para terem albergado alguma forma de vida, mas os especialistas da NASA ou da ESA, como é o caso de Victoria da Poian, têm de “manter a mente aberta” caso encontrem algum sinal que confirme as hipóteses — mesmo que seja algo que não exista em Terra. “Em astrobiologia, distinguimos entre a vida como a conhecemos e a vida como não a conhecemos”, explica.
Mas mesmo que não conheçam as diferentes formas de vida extraterrestre que podem vir a ser descobertas, acreditam que “os blocos de construção da vida” sejam os mesmos em todo o Sistema Solar. “O ponto de partida é o mesmo, embora possa ter evoluído de forma diferente. É como um smoothie: quer usemos banana, morango ou kiwi, os ingredientes originais continuam lá, mesmo que sob outra forma”, acrescenta a especialista ouvida pelo Observador. Victoria da Poian admite que existe uma forte probabilidade de qualquer atividade biológica registada em Marte, por exemplo, que tenha como base os elementos CHNOPS (carbono, hidrogénio, azoto, oxigénio, fósforo e enxofre), tal como na Terra.
A especialista está a preparar os equipamentos e a tecnologia que estará presente no rover Rosalind Franklin no final de 2028. Este robô, que homenageia a química britânica que teve um papel essencial na descoberta das estruturas do ADN, será o primeiro do seu género a ser lançado para Marte, com o propósito único de descobrir formas de vida passada no planeta vermelho. O programa é da ESA, mas é no Goddard Space Center da NASA que está a ser desenvolvida uma das componentes mais importantes da missão. E a engenheira francesa é uma das responsáveis.
A sigla é semelhante a um dos museus mais conhecidos de Nova Iorque, mas este MOMA é um “laboratório altamente sofisticado de química orgânica”. “Funciona como um detetive químico: recolhe uma amostra e gera um espetro de massa dos compostos ali presentes. Depois, os especialistas conseguem identificar se há hematite, por exemplo, que tipo de reações químicas estão a ocorrer e se aquele processo tem origem biológica ou geológica”, explica Victoria da Poian. Este será o dispositivo capaz de reconhecer, a dois metros de profundidade, se existe ou existiu atividade biológica em Marte. Mas o trabalho da especialista não está limitado pela cintura de asteróides.
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ExoMars: a grande esperança para encontrar vida em Marte (com mão europeia)
O Rosalind Franklin está inserido no programa ExoMars da Agência Espacial Europeia, que começou há uma década com o lançamento do Trace Gas Orbiter, uma espécie de satélite na órbita de Marte, desenhado com o objetivo de melhor compreender as emissões gasosas da atmosfera marciana, mais particularmente o metano, de modo a perceber se existe algum tipo de atividade biológica naquele planeta. O papel da NASA, para além do desenvolvimento do MOMA, foi organizar a logística do lançamento. Tudo o resto é da ESA.
Na verdade, a NASA só participa nesta segunda fase do programa. Lançado em 2016, o Trace Gas Orbiter foi concebido numa parceria entre os europeus e a Roscosmos, a agência espacial russa — bem como o módulo que deveria ter chegado à superfície marciana de forma controlada, mas que perdeu comunicações com Terra um minuto após ter começado o processo de amartagem. Mas o rover é o grande destaque deste programa que deverá ser lançado nos próximos dois anos.
Marte não é um planeta estranho à presença de robôs. A história do Curiosity é conhecida. Um dispositivo do tamanho de um carro que foi desenhado para recolher amostras do planeta vermelho durante menos de dois anos terrestres, que continua a rondar as crateras marcianas mais de 14 anos depois. Para além deste, ainda existe o Perseverance, também operado pela NASA, e com o mesmo objetivo de encontrar vestígios de microorganismos na superfície. A verdadeira inovação do Rosalind Franklin é o MOMA (Mars Organic Molecule Analyser, em inglês), que é tanto um upgrade do “laboratório” instalado em cada um dos dois rovers da NASA, como também vai permitir chegar a sítios onde a humanidade nunca teve a oportunidade de analisar.
“A grande revolução é a inclusão de uma broca capaz de perfurar a superfície de Marte até dois metros de profundidade”, explica Victoria da Poian, uma das responsáveis pelo equipamento que está a ser montado no rover da ESA. Esta nova capacidade vai permitir algo inédito: aceder a amostras subterrâneas. “Como Marte não tem atmosfera, a superfície é fortemente fustigada pela radiação; a esta profundidade, o material estará protegido e muito melhor preservado, o que nos dará muito mais respostas”, acrescenta a especialista.
Para além desta inovação, todo o sistema será em si um upgrade aos equipamentos que estão instalados nos rovers da agência espacial norte-americana. Como refere a engenheira francesa, o processo de análise de amostras do solo marciano que estará ativo no Rosalind Franklin passa a incorporar uma técnica mais rápida, eficaz e com maior nível de detalhe.
“O espectrómetro que está atualmente em Marte recolhe a amostra, aquece-a e analisa os gases libertados. Com o MOMA, a amostra é colocada num recetáculo, recebe um disparo de laser e os iões ejetados são analisados. O laser dá-nos uma perspetiva geral da composição da amostra, enquanto a técnica já instalada oferece o detalhe”, indica Victoria da Poian, contando que o equipamento em que está a trabalhar une estas duas valências.
Apesar de parecer um processo relativamente simples, provar que existiu vida em Marte não é uma tarefa simples. Encontrar moléculas orgânicas no subsolo é apenas uma parte do trabalho — e que ainda não se sabe se será possível. A outra é concluir que essas mesmas moléculas pertenciam a um organismo ou que foram formadas a partir de um processo biológico. A grande esperança dos cientistas envolvidos nesta parte do trabalho passa por dois elementos: o pristano e o fitano, dois hidrocarbonetos que são formados por seres vivos.
“Se existiu vida em Marte, então moléculas como pristano e fitano representam assinaturas biológicas importantes que teriam sobrevivido até aos dias de hoje”, afirmou o autor principal de um estudo publicado pelo Max Planck Institute for Solar System Research, que tem participado ativamente na missão da ESA. O artigo refere, também, que será importante conseguir distinguir as moléculas que possam ter aparecido na superfície de Marte por via de contaminação externa daquelas que se formaram no planeta vermelho.
“A química é muito complexa, mas eliminar o viés humano da procura é a base do meu trabalho”
“Os protocolos de esterilização e controlo de contaminação em Terra são extraordinariamente rigorosos”, indica Victoria da Poian ao Observador. O escrutínio vai ao detalhe de inspecionar cada parafuso que integra os equipamentos que vão pousar em Marte. Todas as peças são manuseadas em salas limpas, com profissionais protegidos com fatos específicos e, no final da montagem, existe ainda um processo de esterilização térmica para eliminar qualquer microorganismo que tenha sobrevivido.
Quando estas missões na superfície começaram, há mais de uma década, uma das preocupações que se levantou foi a possibilidade de os reagentes químicos transportados na missão poderem interferir com os possíveis resultados obtidos. Aliás, como explica a engenheira francesa, para o sistema incorporado no rover Curiosity, é necessário incluir “agentes de derivatização”, reagentes que atuam como aceleradores químicos para facilitar a deteção de moléculas específicas. Naquela altura, admitiu-se que estes compostos pudessem gerar falsos positivos de vida extraterrestre. Contudo, diante das preocupações levantadas, foi garantido que estas substâncias selecionadas “servem apenas para catalisar reações, nunca para mimetizar assinaturas biológicas”.
Assim sendo, os equipamentos foram desenhados para conseguir detetar um vasto conjunto de substâncias, mas não só. “Focamo-nos mais nos processos do que nos ingredientes”, acrescenta Victoria da Poian, enfatizando que a ESA tem mais interesse em perceber a forma como as estruturas moleculares se formaram e na sua estabilidade química. O exemplo é Titã, uma das principais luas de Saturno — que também será o palco de uma missão da NASA —, onde existe um ciclo hidrológico muito semelhante ao da Terra, com chuva, lagos e mares. O problema é que não é a água que assume estas funções, mas sim o metano.
Os processos biológicos assumem diferentes formas no espaço extraterrestre. É uma das premissas de Projeto Hail Mary, conhecido livro de ficção científica, adaptado ao grande ecrã e escrito por Andy Weir. Nesta obra, para além de retratar um cenário apocalíptico, o autor coloca em cima da mesa uma discussão sobre os compostos basilares para a formação de vida fora da Terra. O protagonista, Ryland Grace (interpretado por Ryan Gosling no filme), escreveu uma tese a defender que a água poderá não estar na base de todos os seres vivos — algo que terá sido criticado por toda a comunidade científica naquele universo.
Esta hipótese, apesar de continuar a ser “um mistério” por não haver informação sobre vida noutros sistemas planetários, não está a ser colocada em cima da mesa nesta ocasião, mas é algo que entusiasma Victoria da Poian. “No nosso sistema, temos de procurar algo concreto. A comunidade científica concorda que o carbono é a base, pelo que faz sentido procurar carbono, hidrogénio e oxigénio. Contudo, desvendar por que razão estes elementos geraram vida na Terra e não noutros planetas continua a ser um mistério”, diz ao Observador.
Mas Victoria da Poian admite que a sua investigação “foca-se em manter uma abordagem isenta de preconceitos”. No passado mês de maio, a cientista francesa esteve no Data Makers Festival, no Porto, para apresentar o trabalho que tem vindo a desenvolver a nível de machine learning para conferir autonomia aos instrumentos enviados para o Espaço. “Isto significa que não uso dados rotulados; não digo ao algoritmo ‘isto é vida’ ou ‘isto não é vida’. Introduzo dados brutos de processos biológicos e geológicos e deixo o algoritmo agrupar os espectros de massa que sejam semelhantes”, continua. “Na realidade, a química é muito mais complexa, mas eliminar o viés humano da procura é a base do meu trabalho”.
A autonomização, a inteligência artificial e a libelinha que vai voar pelo maior satélite de Saturno
A NASA e outras agências espaciais baseiam-se muito no conceito de “herança de voo”, reutilizando ao máximo todos os equipamentos que já funcionaram no passado para mitigar riscos. “Se isto simplifica as decisões químicas, na informática cria um forte constrangimento”, desabafa Victoria da Poian, referindo que os computadores a bordo dos rovers atuais — que chegaram em 2012 e 2021, respetivamente — utilizam tecnologia dos anos 90. “Qualquer smartphone comercial tem hoje um processador infinitamente mais potente do que os sistemas de uma missão espacial”, acrescenta a especialista.
No caso dos robôs marcianos, o trabalho é todo feito “em casa”. É de Terra que saem os comandos, o rover limita-se a executá-los, a recolher os dados e a enviar de volta, para depois os especialistas terrestres decidirem o passo seguinte da operação. O problema é que a comunicação com Marte ronda os 20 minutos. Ou seja, uma mensagem vinda da Terra demora 20 minutos a chegar e outros 20 minutos para voltar, findas as tarefas indicadas. Mas como aponta a engenheira francesa, os 20 minutos, apesar de demorados, não são o maior problema. A maior dificuldade, nesse processo, é quando a comunicação é obstruída pelo Sol e o rover fica inoperacional sem contacto com a Terra.
“Quando avançamos para Titã, Encélado ou Europa [luas de Saturno e Júpiter, respetivamente], as distâncias são enormes e os períodos sem contacto prolongam-se”, aponta Victoria da Poian. Na sua investigação, a especialista defende que estas sondas e equipamentos enviados para o Espaço devem ter uma maior automatização, permitindo que continuem a realizar trabalhos mesmo que percam comunicações com Terra. “Não faz sentido investir centenas de milhões ou milhares de milhões de dólares numa sonda para que ela fique a dormir quando perde a ligação à Terra. Devem continuar a fazer ciência autonomamente e transmitir os resultados quando a janela de comunicação reabrir”, defende.
Com vários trabalhos em curso sobre aplicações de machine learning neste setor, Victoria da Poian identifica que o próprio rover Perseverance utilizou inteligência artificial na manobra de pouso em Marte, mas que todas as decisões continuam centralizadas no controlo de missão nos Estados Unidos. “Defendo que os cientistas mantenham o controlo científico, mas as sondas devem ter autonomia para tarefas básicas, como a calibração automática de instrumentos”, insiste. “Automatizar estes processos poupa tempo e recursos preciosos, permitindo aos cientistas focarem-se exclusivamente na análise dos dados”.
A missão Dragonfly, da NASA, já vai implementar este princípio. O alvo será Titã e a missão vai durar pelo menos 12 anos, tendo em conta apenas as deslocações. O nome foi inspirado no formato do robô que está a ser desenvolvido, uma espécie de libelinha que vai voar pela densa atmosfera do maior satélite de Saturno. “O último ano e meio tem sido incrivelmente intenso. Dedico 80% do meu tempo a este projeto, pois estamos a desenhar o instrumento e o algoritmo em simultâneo”, afirma Victoria da Poian, que também está ocupada a desenvolver o equipamento que vai permitir o funcionamento desta missão.
Estando para lá da cintura de asteróides que divide o nosso Sistema Solar, as comunicações da Terra demoram cerca de 90 minutos a chegar a Titã, e vice-versa, numa localização em que as interrupções comunicacionais são mais frequentes — justificando o esforço de autonomizar algumas das operações a ser conduzidas no satélite. “Só neste instrumento colaboram cerca de 200 pessoas em departamentos que vão da engenharia mecânica e térmica ao isolamento de contaminação e desenvolvimento de software. Trabalhamos em turnos duplos de 12 horas, mas há uma paixão contagiante na equipa”, admite. Esta missão será lançada também em 2028, mas só chegará à órbita de Saturno seis anos mais tarde, em 2034.