Nêmesis - Fato e Ficção

Durante muitas décadas o enigma das Extinções em Massa — fenômenos que assolaram periodicamente o passado geológico terrestre, ceifando, num intervalo de tempo relativamente curto, a maior parte da fauna e da flora então existentes - intrigou várias gerações de cientistas e leigos. Há poucos anos, paleontólogos e geólogos sentiram-se forçados a recorrer a uma hipótese de caráter astrofísico para tentar desvendar o mistério: o Modelo da Estrela Companheira. Esta estrela foi prontamente batizada de Nêmesis, a Estrela da Morte.

O primeiro indício da existência de uma relação entre o mecanismo das extinções em massa e a astrofísica se deu com a descoberta de que um meteorito gigante ou cometa, com vários quilômetros de diâmetro, atingiu a Terra há 65.000.000 de anos, justamente na época em que os dinossauros se extinguiram.

O impacto de um astro dessas dimensões com o nosso mundo seria capaz de arremessar uma vasta quantidade de poeira até as camadas mais altas da atmosfera. O material permaneceria flutuando nessa região por vários meses, impedindo que os raios solares atingissem a superfície, e produzindo assim uma noite planetária de quase um ano de duração. Devido à ausência de luz solar e à queda brusca da temperatura abaixo do ponto de congelamento da água, as plantas clorofiladas morreriam. Sem os vegetais, pereceriam primeiro os animais herbívoros, e depois os carnívoros que desses se nutriam.

Uma catástrofe desta ordem de magnitude parece tema de domínio exclusivo da FC, mas a colisão devastadora foi realmente constatado através da descoberta, em vários pontos do planeta, de material de origem extraterrestre, caracterizado principalmente por uma superabundância em irídio e outros elementos pesados. Esse material extraterrestre foi submetido a uma onda de choque - somente explicável admitindo-se a ocorrência de um impacto violentíssimo - exatamente na camada geológica que define a fronteira entre o Cretáceo (último período da Era Mesozóica, na qual os dinossauros eram as formas terrestres dominantes) e a Era Cenozóica (onde os mamíferos se disseminaram).

Compilando os registros geológicos das extinções em ambientes marinhos, dois paleontólogos da Universidade de Chicago, D. Raup e J. Sepkoski, confirmaram a hipótese de que as extinções em massa não eram fenômenos isolados, mas eventos periódicos que atuariam sobre a vida terrestre a cada 26.000.000 de anos. O último período de extinção em massa teria ocorrido há 13.000.000 de anos. Uma análise matemática criteriosa indica que a probabilidade da existência dessa concordância sem um efeito real que a motivasse é da ordem de um milésimo.

Descobriu-se mais tarde que pelo menos dois outros processos de extinção em massa vinculam-se a camadas geológicas ricas em irídio. Essa descoberta corroborou os cálculos e as conclusões de Raup e Sepkoski.

O Modelo da Estrela Companheira

O Modelo da Estrela Companheira foi elaborado como uma hipótese plausível, capaz de explicar a periodicidade dos processos de extinção em massa presentes nos registros geológicos.

Tal modelo postula que o Sol teria uma companheira, que orbitaria o centro de massa do sistema com um período de 26.000.000 de anos. No afélio (ponto mais distante de sua órbita), esse astro estaria a cerca de 2,8 anos-luz dos Sol. Possuindo uma órbita bastante excêntrica - excentricidade entre 0,6 e 0,9 - ela estaria consideravelmente mais próxima no periélio (ponto de maior proximidade). Nessas ocasiões, a estrela companheira perturbaria as áreas mais densas da nuvem cometária que envolve o nosso sistema, enviando uma chuva de bilhões de cometas em direção ao sistema solar interior, região geralmente mantida a salvo desses corpos graças à influência gravitacional benigna de Júpiter e Saturno.

Durante essa chuva cometária, calcula-se que cerca de doze cometas atingiriam a Terra. Os dinossauros devem ter sofrido perdas terríveis com vários desses impactos, até serem fulminados por um de grandes proporções ao final do Cretáceo.

O fato de estar tão próxima e ainda não ter sido detectada indica que a estrela companheira hipotética teria uma luminosidade inferior à 7ª magnitude e menos de 0,3 Massas Solares (Mð). Para produzir as perturbações gravitacionais responsáveis pela chuva cometária, a companheira deveria ter uma massa mínima de 0,05 Mð. Se possuir massa entre 0,1 e 0,3 Mð será uma estrela da Seqüência Principal (fase de equilíbrio, na qual as estrelas normais passam a maior parte de suas vidas): uma anã vermelha, o tipo de estrela mais comum da Via Láctea.

O cognome de Nêmesis, atribuído a um astro responsável por chuvas cometárias que explicariam o mecanismo das extinções em massa do passado, é sugestivo e pertinente. Na mitologia grega, Nêmesis era a filha de Zeus, que personificava a justiça, premiando ou castigando os humanos pelas ações que praticavam; sob os romanos, tornou-se uma divindade importante, punidora dos culpados e deusa da vingança.

Nêmesis também é o título de um romance de FC do Isaac Asimov. Bem afinado com as teorias astrofísicas recentes, o Bom Doutor aproveitou a oportunidade e saiu do marasmo de suas séries habituais e intermináveis e escreveu uma obra independente de seus trabalhos anteriores. A Nêmesis do autor não é de fato companheira do Sol. Trata-se de uma anã vermelha que está de passagem pela vizinhança solar e se encontra presentemente a dois anos-luz do nosso sistema. Uma das colônias humanas do nosso sistema decide migrar para essa estrela, a fim de lá construir uma nova sociedade.

Em termos científicos, o maior furo da história é a existência de um planeta habitável em torno da anã vermelha. A justificativa fornecida no editorial Idéias (IAM nº 14) não é convincente, uma vez que a ecosfera (região em torno de uma estrela onde podem existir planetas habitáveis) de uma anã vermelha é demasiadamente limitada e localizada tão próximo à atmosfera estelar que sujeitaria as formas biológicas de um mundo orbitante hipotético a explosões freqüentes da fotosfera da estrela-mãe.

Como a órbita de uma provável companheira só seria estável durante cerca de 1.000.000.000 de anos, a hipótese de captura gravitacional da anã vermelha pelo Sol parece bastante implausível. O modelo mais aceito é o que propõe que Nêmesis estivesse muito mais próxima no passado remoto, tendo se afastado gradativamente com o decorrer das eras.

No futuro, será possível testar o modelo acima pelo estudo dos registros das crateras de impacto nos planetas e satélites do Sistema Solar. Esses registros trarão informações quanto à intensidade e periodicidade das chuvas cometárias passadas.

Bem próximo a nós, a Lua foi submetida no passado a um bombardeio cósmico de proporções gigantescas. Testemunho atual do fenômeno são as numerosas crateras de impacto no lado oculto do satélite, produzidas pela colisão de objetos de grandes dimensões com a superfície lunar. O final da Era do Grande Bombardeio Lunar, há cerca de 3.900.000.000 de anos, talvez tenha sido um efeito secundário do afastamento da companheira, de uma órbita circular próxima para uma outra, muito mais excêntrica. Também é interessante notar que a primeira evidência de vida terrestre provém de um período geológico imediatamente posterior ao final desse bombardeio.

Uma hipótese rival ao modelo da estrela companheira, que advoga que o mecanismo das extinções em massa seria disparado pela passagem do Sistema Solar através do plano galáctico, foi descartada quando se constatou a não coincidência entre essas passagens e os processos de extinção. Atualmente o Sol está atravessando o plano galáctico, apesar de estarmos justamente entre dois períodos de extinção em massa.

Periodicidade e Extinção ao Longo de uma Chuva Cometária

O modelo das chuvas cometárias implica em impactos múltiplos. Um estudo das idades das crateras na superfície emersa da Terra indica que existe uma distribuição de impactos ao longo das eras geológicas com uma periodicidade de 28.000.000 de anos, concordando, dentro da margem de erro, com a freqüência e a fase dos períodos de extinção em massa.

Outras previsões associadas a esse modelo seriam:

1) Todos os processos de extinção em massa estariam relacionados a chuvas cometárias;

2) deve haver deposição de irídio nas camadas geológicas respectivas (o irídio e outros elementos pesados seriam alguns dos constituintes do núcleo rochoso de um cometa. Na Terra, esses elementos se encontram em geral imersos no núcleo de níquel-ferro do planeta; distantes, portanto, da superfície); e

3) tais processos seriam desencadeados não por um impacto simples, mas por colisões múltiplas.

Uma conseqüência importante do modelo das chuvas cometárias é que não se espera que a maioria das espécies pereça simultaneamente, durante uma chuva. Algumas seriam destruídas por um primeiro impacto; outras seriam poupadas, apenas para serem aniquiladas pelo impacto seguinte. A insistência dos paleontólogos em afirmar que as extinções não teriam sido tão abruptas assim, mas se teriam distribuído no decorrer de centenas de milhares de anos, não está mais em desacordo com o modelo de extinção devida a impactos com corpos extraterrestres de grandes dimensões. Afinal, uma chuva típica duraria cerca de 1.000.000 de anos. Nessa fase haveria aproximadamente dez impactos de grandes proporções, com um intervalo médio entre eles superior a 50.000 anos.

O astrofísico e autor de FC David Brin, em seu conto "The Crystal Spheres" (1984), submete a humanidade a uma autêntica guerra de dois séculos de duração contra uma chuva cometária de extrema intensidade, embora não provocada por perturbações devidas a uma estrela companheira. A história foi publicada na Analog e conquistou o Prêmio Hugo 1985. Vamos torcer para que a IAM nos brinde logo com ela.

A principal implicação biológica do modelo das chuvas cometárias seria que os processos evolutivos baseados na competição entre espécies somente teriam lugar nos períodos de relativa calmaria, situados entre duas chuvas sucessivas. A cada 26.000.000 de anos, o mecanismo de chuvas cometárias provocaria desastres de proporções planetárias ao longo de centenas de milhares de anos. Ao final de um período, grande parte das espécies teriam sido extintas.

Um mecanismo deste tipo evitaria a estagnação do processo evolucionário, através da destruição periódica das espécies dominantes menos flexíveis e adaptáveis e da conseqüente abertura dos nichos ecológicos por elas ocupados. Sem catástrofes dessa natureza, os dinossauros provavelmente não teriam desaparecido, abrindo caminho para os mamíferos. Em última análise, a humanidade não existiria. Sob esse aspecto, talvez devêssemos batizar Nêmesis de A Estrela da Vida.

Implicações Astrofísicas

A existência desta companheira hipotética responderia algumas questões até hoje não explicadas. O Grande Bombardeio Lunar foi o resultado de uma chuva cometária constante, provocada por Nêmesis, então em órbita circular? Esse bombardeio evitou que a vida terrestre surgisse, ou apenas obliterou os registros geológicos, tornando impossível a descoberta de vestígios de formas de vida mais primitivas que as atualmente conhecidas pela ciência? As chuvas de cometas teriam um papel na geologia terrestre, desencadeando erupções vulcânicas e terremotos? Estas indagações deverão ser respondidas por estudos posteriores.

Contudo, já se conhece relativamente bem os parâmetros dessa companheira hipotética. Ela estaria hoje no afélio, a uma distância entre 2,5 e 2,8 anos-luz; sua massa é superior a 0,05 Mð e inferior a 0,3 Mð, sendo muito provavelmente uma anã vermelha. Sua velocidade radial e movimento próprio são virtualmente nulos, uma vez que jamais foi anteriormente identificada em programas para detecção de estrelas próximas.

Infelizmente, os astrônomos não sabem em que direção apontar seus aparelhos. Atualmente, as perturbações gravitacionais oriundas dessa estrela devem ser menores que as produzidas por Alpha-Centauri, o sistema estelar já identificado mais próximo do nosso. Existe um grupo de pesquisa na Universidade de Berkeley, liderado pelo astrofísico Richard A. Müller, desenvolvendo um trabalho para tentar detectar a companheira do Sol entre as anãs vermelhas da vizinhança solar.

Se a companheira não for encontrada entre as estrelas vermelhas, deveremos supor que se trata de uma anã marrom, uma estrela de brilho muito fraco e 0,07 Mð, emitindo quase que exclusivamente em infravermelho. Os melhores candidatos seriam os objetos brilhantes do catálogo gerado pelo satélite IRAS (Infra-Red Astrophysical Survey). Os sistemas de detecção do IRAS não têm, entretanto, resolução angular suficiente para permitir o cálculo da distância exata da estrela companheira. Talvez, seja necessário realizar o trabalho a partir de observatórios terrestres, ou aguardar o ainda incerto reparo do telescópio espacial Hubble para solucionar o problema.

Bibliografia

+ Alvarez, L.W., W. Alvarez, F. Asaro, H. Michel (1980): "Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction": Science 208, 1095-1108.

+ Brin, D. (1984): "The Crystal Spheres", in The River of Time, Bantam Books, Londres (1987)

+ Müller, R.A. (1985): "Evidence for a Solar Companion", in The Search for Extraterrestrial Life, Recent Developments, ed. Michael Papagiannis, IAU, Dordrecht.

+ Sepkoski, J.J.: "Some Implications of Mass Extinction for the Evolution of Complex Life", in ibidem.