Planetas extrasolares e nuvens moleculares

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Planetas extrasolares e nuvens moleculares

• Horacio Dottori
• Dpto. Astronomia
• IF-UFRGS

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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 Fp x ne x Fl x Fi x Fc 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.

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Los términos de la ecuación de Drake

• N Número de civilizaciones observables.
• R Tasa de formación de estrellas.
• Fp Fracción de estrellas con planetas.
• Ne Número de planetas tipo Tierra.
• Fl Fracción de planetas tipo Tierra en los
  cuales se desarrollan civilizaciones.
• Fi Probabilidad de evolución de la
  inteligencia.
• Fc 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.

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Vida Extraterrestre naTerra?

• Uma pergunta relevante e, em quantos ambientes
  extremos se pode encontrar vida na propria
  Terra?.
• Ambientes hidrotérmicos oceánicos extremos.
• Ambientes oceánicos frios con metano.
• Ambiente antártico em lagos submersos en 4 km de
  gelo.
• Micróbios no interior da Terra a 2000 mts.
• Hipertermófilos e outros extremófilos altas
  temp., ambientes ácidos, ultrasalinos, etc..
• www.resa.net/nasa

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Formas de vida submarina en la Tierra
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Diferencia entre foto- y chimiosíntesis1)-
fuente de energia, 2)-CO2 y 3)- H2O para producir
azúcares , 4) la fotosíntesis da O y la
chimiosíntesis S como subproductos. (créditoNASA)
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Otras fontes de vida na propia Terra

• Sera esta a forma mais primitiva de vida?

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• 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 Zoology

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PLANETAS EXTRASOLARES

• A CAÇA DE UMA NOVA IDEIA

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À caça dos planetas extrasolares

• Diferentemente das estrelas, os planetas não tem
  luz propria, ou produzem muito pouca. Dificil de
  serem detectados.
• Se precisam técnicas especiais. Por isso e que
  se descobriram tao recentemente.
• Os planetas descobertos são de grande
  tamanho, semelhantes a Júpiter ou maiores (Mayor
  Queloz, Suiza), Marcy Butler (USA)).
• Em geral a distancia entre estes planetas e sua
  estrela central es muito menor que entre o Sol e
  Jupiter.
• Modelos mostram que eles podem se fundir com a
  estrela central poucos milhoes de anos..

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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As Galáxias e as Nuvens Moleculares
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NUVENS MOLECULARES

• Nestes ambientes frios ( -260oC) se detectam
  moléculas congeladas na superfície dos grãos de
  poeira como H2O, CO, CO2, NH3, CH3OH, etc.
• Estes compostos, iluminados por radiação UV mole
  podem formar membranas fechadas!, o protocélulas.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Exemplos de Nuvens Interestelares
As moléculas abrangem complexidade da simples
di-atômica (H2), passando por familaires como
cianeto de H (HCN), óxidos nitrosos, como o gás
da risa (N2O), ethanol (CH3CH2OH), até cadeias
mais exotérica do C (cyano-polyynes) como
HC11N. Existem evidências de moléculas aromáticas
mais complexas r (hidrocarbonos aromáticos
policícliucos, PAHs). Como regra, quanto mais
comploexa a molécula menor é a concentração
relativa.
Algumas moléculas não erão conhecidas na Terra.
A identificação leva um tranbalho muito grande.
Um exemplo é a the identification of the
molecular ion HCO.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Discos Protoplanetários em NGC 3603 (Brandner,
Grebel, Chu, Dottori, Brandl, Richling, York,
Points y Zinnecker AJ,2000)
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Como se detectam as moléculas?
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Atacama Large Millimeter Array
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GRAN TELSCOPIO MILIMETRICO
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Como armazenam as moléculas a sua energia interna?
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Alguns modelos de espectros moleculares
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Espectro real com a identificação de uma molécula
complexa
http//www.chl.chalmers.se/numa/astrophysics/mole
cules/molecules.html
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São 126 moléculas detectadas até agora. Muitas
organicas
2000
H
C
Metano
2004
Açucar
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Molecules with Two Atoms 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 SH, FeO(?) feo.html
Molecules with Three 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 NH2 H3 AlNC
Molecules with Four Atoms c-C3H l-C3H C3N C30 C3S
C2H2 CH2D? HCCN HCNH HNCO HNCS HOCO H2CO H2CN
H2CS H30 NH3 SiC3
Molecules with Five Atoms C5 C4H C4Si l-C3H2
c-C3H2 CH2CN CH4 HC3N HC2NC HCOOH H2CHN H2C20
H2NCN HNC3 SiH4 H2COH
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Molecules with Six Atoms C5H C50 C2H4 CH3CN CH3NC
CH30H CH3SH HC3NH HC2CHO HCONH2 l-H2C4 C5N
Molecules with Seven Atoms C6H CH2CHCN CH3C2H
HC5N HCOCH3 NH2CH3 c-C2H4O CH2CHOH
Molecules with Eight Atoms CH3C3N HCOOCH3 CH3COOH
C7H, H2C6,CH2OHCHO, CH2CHCHO
Molecules with Nine Atoms CH3C4H CH3CH2CN (CH3)20
CH3CH20H HC7N C8H
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Molecules with Ten Atoms CH3C5N? (CH3)2CO
NH2CH2COOH? CH3CH2CHO
Molecules with Eleven Atoms HC9N
Molecules with Thirteen Atoms HC11N
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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!
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http//www.tufts.edu/as/wright_center/cosmic_evolu
tion/docs/text/text_chem_4.html
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encontrado em células
raridade
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Peptido autoreplicante (Ghadiri 2001)
36
Producción de aminoácidos y protocelulas
Experimento de Miller-Urey
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(No Transcript)
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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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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.

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Discos Protoplanetários en la Nebulosa de Orión
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Discos Protoplanetários em NGC 3603 (Brandner,
Grebel, Chu, Dottori, Brandl, Richling, York,
Points y Zinnecker AJ,2000)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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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!
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Producción de aminoácidos y protocelulas
Experimento de Miller-Urey
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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.
Essa idéia tem origem nos pensamentos de
Anaxágoras, mas a sua versão mais moderna foi
proposta por Hermann von Helmholtz em 1879. A
panspermia tanto poderá ser interestelar ou
interplanetária. O AMES-NASA laboratory entende
que existem evidências em favor dessa teoria.
47
(No Transcript)
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Considerações finais

• Meteoritos Crondriticos
• Nuvens moleculares
• Formação de estrelas
• PROPLIDEOS
• Left vs Right handed em Orion
• 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.

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Funny what the guy said, Isn t it?

• Divertido o que
• falou o cara, neh?

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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.

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1-Atmósfera de la Tierra 2-
Tierra vs.Venus
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CO2 en la atmósfera terrestre trazado por las
plantas en los últimos 3 108 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
  4 109 años y que formas primitivas de vida se
  desarrollaron en la época de bombardeo de cometas
  (4,5 109 años)

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(No Transcript)
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Impactos de cometas reproducidos en laboratorio
Simulación de choques de cometas
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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
  109 años en planetas de 1/4 Mtierra .
• 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.

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IoIo
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Manchas sazonales en las calotas polares de Marte
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Las Zonas azules son enriquecidas em Nitrógeno
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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GANIMEDES
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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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   SH,        FeO(?) 
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        AlNC
8 Atomos CH3C3N HCOOCH3 CH3COOH C7H,
H2C6,CH2OHCHO,          CH2CHCHO 
10 Atomos CH3C5N? (CH3)2CO NH2CH2COOH? 
        CH3CH2CHO  
13 Atomos HC11N
São 126 moléculas detectadas até agora. Muitas
organicas