ARTIGO

Propondo a pesquisa em microondas

Por Philip Morrison | Edição 37 | 01 de Outubro de 2005

Antenas do campo de estudos radioastronômicos Very Large Array, no sul dos Estados Unidos, como as mostradas no filme Contato
Créditos: NRAO Image Gallery

Propondo a pesquisa em microondas

Ao terminar meus serviços como engenheiro especialista em radiação de nêutrons, lá pelos anos 50, tinha aberto o meu caminho para a astronomia de altas energias. Após o sucesso da radioastronomia, a idéia de explorar novos canais era muito convidativa. Em 1958, percebi que os raios gama eram mais uma possibilidade promissora, que correspondia às expectativas levantadas. Um ponto a favor era a sua facilidade, ao serem comparados com a luz das estrelas, de cruzar o empoeirado plano da galáxia na velocidade da luz. Foi quando meu genial amigo e colega da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, Giuseppe Cocconi, me veio com a seguinte pergunta: “Nós já somos capazes de gerar raios gama e o sincroton eletrônico de Cornell, inclusive, tinha acabado de ser construído. Por que não enviá-los através do espaço para ver se alguém por lá consegue detectá-los?”

Era um questionamento surpreendente, mas muito estimulante. A minha resposta foi que nós deveríamos analisar todo o espectro, desde as ondas de rádio até os raios gama, e escolher a melhor freqüência para enviar aquele tipo de sinal. Em 1959, já tínhamos realizado estudos suficientes para propor as microondas como a banda eletromagnética mais apropriada para ouvir, e não enviar, sinais de outras fontes tão pequenas como nós mesmos. A própria antena gigante de Cornell, próxima à de Arecibo, em Porto Rico, em breve seria capaz de detectar alguma outra antena como ela, localizada a distâncias interestelares, transmitindo para a Terra todas as informações. Isso se fosse bem apontada e alimentada com energia suficiente. Além do mais, um sósia do transmissor disponível em Arecibo, situado num hipotético planeta, seria capaz de alcançar boas distâncias através da galáxia.

Apesar da tecnologia para emissão de raios gama ser mais difícil de se dominar, já que supera a luz comum, que tem que enfrentar a interferência da luz das estrelas, é muito mais limitada em alcance e penetração. As microondas de Arecibo, num feixe bem direcionado e sintonizado, se sobreporiam com facilidade às difusas microondas emitidas pelo Sol e pela própria galáxia, transmitindo a 1.420 MHz (21 cm) a linha do hidrogênio, a mais bem estudada das emissões de rádio naturais. A nossa galáxia mudou pouco nos últimos 40 anos, mas nossa tecnologia e capacidade de criar coisas evoluíram bastante. É estranho, mas é verdade, que entre as várias antenas parabólicas de rádio na Terra, Arecibo continua sendo a maior e a melhor para se fazer pesquisas. Os receptores de microondas fizeram progressos, mas não na mesma intensidade. Interferências em microondas são bem mais numerosas hoje em dia, mas a experiência nos demonstrou diversas maneiras de reduzir seu impacto – talvez até, um dia quem sabe, sejamos capazes de ouvir somente o fundo de uma cratera no lado escuro da Lua, bloqueando as interferências mais intensas!

Interferências transientes — Antes de iniciar a busca, você precisa decidir para onde e quando apontar a antena, por quanto tempo manter o foco naquela direção, quais freqüências sintonizar, o quão fraco será o sinal esperado e qual o seu tipo. Somente umas poucas buscas organizadas têm sido feitas, apontando sempre para fontes próximas, na tentativa de cumprir uma tarefa que ainda está sendo definida. Nós temos diversas limitações, tanto pelas características conhecidas do mundo natural, quanto pelas escolhas que poderiam ser assumidas por um hipotético transmissor. O primeiro de todos os esforços do SETI aconteceu em 1960 – independente da nossa proposta, mas totalmente compatível com ela –, graças a Frank Drake na cidade de Green Bank, na Virgínia Ocidental, nos Estados Unidos, um radioastrônomo de verdade. Ele apontou uma antena parabólica de razoáveis proporções para algumas das estrelas mais próximas e parecidas com o Sol, uma por uma, e obteve interferências transientes [Fenômenos eletromagnéticos rápidos], oriundas de fontes humanas não identificadas. Pense na proporção da tarefa proposta.

É possível procurar numa larga faixa de céu sem uma antena grande, mas isso exigiria uma potência incrível por parte do hipotético sinal enviado pelo transmissor, o que, caso realmente venha a acontecer, resultará em interferências numa grande quantidade de direções celestes ao mesmo tempo. A antena de recepção de microondas em Arecibo consegue distinguir milhares de direções num mesmo pedaço de céu, compreendido dentro de um quadrado com um grau em cada lado. Cerca de 40 mil pedaços desses compreendem todo o céu visível, mas não se esqueça da parte correspondente ao hemisfério Sul, onde também têm sido feitas algumas buscas. Pense bem, você optaria por olhar em todas as direções ou se concentraria somente em alguns pontos?

Até agora, parece que a melhor opção é fazer as duas coisas: concentrar o foco ao analisar diversos alvos conhecidos, como as estrelas mais próximas, e depois realizar uma busca completa naquele mesmo pedaço do céu, sem focar em nenhum ponto especificamente. Não é nada fácil prever a potência que os nossos ambiciosos e desconhecidos companheiros cósmicos podem utilizar nas suas transmissões em busca de outras formas de vida inteligentes. Também, devido à nossa posição na Via Láctea, é óbvio que a maior parte dos corpos celestes da galáxia está muito distante de nós. Entretanto, dentre estes corpos mais longínquos deve haver alguns poucos e raros transmissores capazes de enviar sinais muito potentes, justificando uma busca menos específica naquele pedaço de céu, ao mesmo tempo em que temos uma pequena quantidade de estrelas mais próximas, que não exigem tanta potência para que um hipotético sinal oriundo delas seja detectado aqui na Terra e, portanto, justificam uma atenção maior durante a busca.

Frank Drake, famoso astrônomo norte-americano, pioneiro na busca por sinais de outras civilizações planetárias através de instrumentos
Frank Drake, famoso astrônomo norte-americano, pioneiro na busca por sinais de outras civilizações planetárias através de instrumentos

Buscando sinais entre as estrelas — A física dos bolsões de gases espalhados entre as estrelas da Via Láctea diz que até mesmo os sinais mais claros sofreriam variações de freqüência assim que começassem a viagem, talvez assumindo uma flutuação de 0.1 hertz. Se isso realmente acontecer, não terá nenhuma utilidade procurar por sinais menores. Mesmo que aceitemos a recomendação inicial de utilizar a banda de 1.420 MHz, uns 100 milhões de sintonias não seriam muito para procurar. Multiplicando isso pela quantidade de direções possíveis, chegaremos à conclusão de que uma busca completa exige pelo menos um trilhão de pequenos períodos de escuta. É claro que poderemos considerar também sinais de laser infravermelho e bandas visíveis – uma tentativa modesta neste sentido está sendo feita agora –, além de seguir outras pistas ao longo de todo o espectro.

Mas, seria plausível termos somente uma visita a cada opção possível? Um hipotético transmissor varrendo as estrelas para economizar energia tem que enfrentar a fatal possibilidade de que a sua escolha cega de momento e direção corretas, além da freqüência, pode sepultar qualquer possibilidade de sucesso na sua empreitada de sinalizar a existência de vida para o cosmos. A melhor alternativa seria repetir, repetir e repetir ou gastar energia de maneira contínua. Isso já tem sido estudado e escolhas direcionadas às alternativas mais plausíveis foram feitas. Sem dúvida, tais opções serão revistas à medida que aprendermos mais.

Foram os próprios participantes do [email protected] que realizaram uma grande mudança na tecnologia de pesquisa desde 1960. Nada de novas antenas, receptores e nem mesmo novos conhecimentos sobre as estrelas e seu meio. Mas sim, a diversidade de opções possibilitada pela impressionante ascensão em poder computacional. As primeiras propostas eram de mil canais gravando ao mesmo tempo durante as buscas. Um bom início para tentar reduzir o tempo de procura. Hoje em dia, operamos com sistemas mais baratos que podem receber dados de 100 milhões de canais ao mesmo tempo. E nem mesmo esse limite está bem definido. Os milhões ou mais de voluntários que disponibilizam suas CPUs para ajudar a analisar os registros mais recentes de Arecibo são somente um pequeno exemplo do que nós poderemos ter mais à frente neste século XXI, em termos de processamento de sinal.

Procurando no tempo — O SETI pretende um dia realizar uma busca completa em nossa galáxia, que é o lar de 100 milhões de sóis bastante promissores. Entretanto, a perspectiva de pesquisar fora da nossa galáxia abre tantas possibilidades que mesmo uma pessoa experimente chega a ficar desanimada diante do desafio proposto. Mesmo que ele não se concentre em nenhum ponto em especial, e abra o foco da sua busca cobrindo uma larga área do céu cheia de estrelas, olhando-as todas de uma só vez... O problema é que todas elas estão a milhões de anos de luz de distância. Qualquer transmissor situado por lá teria que esperar um tempo significativo até obter alguma resposta. Um tempo tão grande que chega a transcender o da nossa existência como seres humanos – a nossa espécie tem talvez uns 100 mil anos de idade –, e por isso é muito difícil de se esperar que algo assim aconteça.

Uma rápida experiência foi feita há alguns anos utilizando a antena de Arecibo e apontando-a para uma das grandes galáxias mais próximas, a Espiral de Andrômeda. Nenhum sinal foi encontrado. É impressionante o quão pouco nós sabemos sobre o que esperar e como agir diante de intervalos de tempo tão grandes. Mas mesmo dentro de nossa galáxia um hipotético transmissor ainda seria obrigado a esperar um intervalo de tempo considerável. Para ilustrar isso, basta lembrar que as 100 estrelas mais próximas, a maioria delas anãs vermelhas, muito mais fracas que o nosso Sol, ocupam uma esfera com cerca de 50 anos luz de diâmetro, o que corresponderia a um tempo máximo de 100 anos para que um sinal enviado retorne a sua origem, considerando que foi respondido imediatamente pelo receptor.

Se levarmos em conta que, mais ou menos antes de 1960 – uns 50 anos atrás–, nós não tínhamos nenhuma maneira de saber se uma dessas estrelas próximas estava de fato transmitindo algo para nós, teremos uma idéia do impacto que o tempo tem numa possível comunicação interestelar. Hoje em dia, a nossa preocupação não está na provável quantidade de transmissores. Essas anãs vermelhas, estrelas com pouca luminosidade, não prometem muito. Na realidade, parece improvável que consigam aquecer algum planeta de maneira contínua. Mas há muitas estrelas parecidas com Sol, bilhões delas, em localizações mais distantes, e é por isso que o tempo total de uma hipotética comunicação estelar – transmissão do sinal, recepção e transmissão da resposta – se torna tão importante. A maravilhosa descoberta, em 1999, de um planeta em órbita de uma estrela distante, estável e semelhante ao Sol, mostrou que planetas semelhantes ao nosso vizinho Júpiter, um gigante gasoso, acompanham uma pequena percentagem das estrelas já examinadas parecidas com o nosso Sol.

crédito: Robert Gendler
Diversas experiências utilizando a antena de Arecibo, em Porto Rico, foram realizadas com a galáxia de Andrômeda, mas nenhum sinal foi encontrado
Diversas experiências utilizando a antena de Arecibo, em Porto Rico, foram realizadas com a galáxia de Andrômeda, mas nenhum sinal foi encontrado

Todas próximas a nós e situadas num raio de 150 anos-luz mais ou menos. Conhecemos cerca de duas dúzias de sistemas planetários como esse, mas ainda não fomos capazes de identificar um planeta como a Terra [Nota do editor: Em junho desse ano, por exemplo, os astrônomos norte-americanos anunciaram a detecção de um astro do tipo terrestre fora do Sistema Solar: o planeta orbita em torno da estrela Gisele 876, uma anã vermelha situada a 15 anos-luz de distância na Constelação de Aquário. A notícia veio do maior grupo de caçadores de planetas do mundo, liderado pelos americanos Geoffrey Marcy e Paul Butler, respectivamente da Universidade da Califórnia em Berkeley e da Instituição Carnegie de Washington. A descoberta foi feita com a ajuda do Observatório Keck, no Havaí].

Sistemas planetários identificados — Isso porque os métodos de detecção atuais são ainda muito rudimentares para conseguir localizar um planeta pequeno e rochoso como o nosso, mesmo que eles estejam presentes nesses sistemas já analisados. Atualmente, conseguimos detectar somente gigantes gasosos. Mas isso deve mudar dentro das próximas décadas, à medida que lançarmos ao espaço novos instrumentos capazes de detectar planetas como a Terra, caso eles existam [Nota do Tradutor: Atualmente, já foram encontrados alguns semelhantes ao nosso em outros sistemas solares, e a contagem total de planetas descobertos fora do nosso Sistema Solar já chega à casa das centenas].

Comecemos pela simetria, que promete a possibilidade da existência de vida e astrônomos semelhantes aos nossos em objetivo, mas não necessariamente em aparência. Para encontrar 100 candidatos – a transmissores – precisamos examinar muitos sistemas planetários, mesmo que façamos a mais otimista aposta de que planetas como a Terra serão um dia encontrados e não somente como Júpiter, em órbitas muito próximas à sua estrela. Portanto, um otimista proporia que procurássemos, entre as 100 bilhões de estrelas num raio de mil anos-luz de distância, os nossos vizinhos galácticos. Mas, até encontrarmos algum possível transmissor, isso implicará em continuarmos a ouvir por centenas de anos antes de tentar enviar algum sinal. Isso se não levarmos em conta a possibilidade de que somos os primeiros astrônomos entre a possível centena de planetas semelhantes à Terra e aquecidos por uma estrela.

Busca por companheiros cósmicos — Não podemos excluir a possibilidade de nossa precedência, e muito menos levantar nenhuma evidência efetiva para ela, além da nossa própria existência. Por isso, faz sentido que continuemos a ouvir por mais um ou dois séculos antes de tentar um consenso que permita enviar sinais. A transmissão sistemática de sinais é muitíssimo mais cara do que a escuta. Então, dizemos: “Continue ouvindo”. E aumente seus esforços, possivelmente incluindo outros tipos de sinais, até que, talvez em 2100, a idéia de transmitir possa ser levantada. A única coisa que podemos dizer, com certeza, é que não começamos a radioastronomia – ou os lasers, raios gama, neutrinos ou o que seja – num outro planeta.

A vida cresceu aqui na Terra por cerca da metade do tempo de existência desta galáxia, bem antes de nós humanos conseguirmos nos dar conta de que o Sol é uma entre muitas outras estrelas. E a nossa espécie levou 500 séculos até que fosse capaz de identificar o nosso lugar no céu. Minhas reflexões têm me levado a crer que foi necessário chegarmos à ordem de bilhões de seres inteligentes até que o planeta pudesse abrigar aparelhos tão sensíveis como receptores de microondas, e mais tempo ainda para descobrir outras alternativas de comunicação. Somente uma população dessa ordem de grandeza poderia criar e desenvolver todas as descobertas, habilidades, idéias e recursos que constituem a tecnologia moderna: da moeda à matemática, da teoria à prática mundial que embasou a existência da astronomia e seus sonhos imaginativos.

Mas será que esse nível de especialização poderia existir se uma quantidade maior ainda de pessoas não tivesse passado tanto tempo cultivando a terra, cavando minas, viajando, escrevendo, desenhando e, é claro, sonhando? Um grupo de caçadores, apesar de poderem ser inteligentes a nível individual, não é uma base realista para justificar a existência de mensagens interestelares, o nosso SETI. Para entender isso basta lembrar que cerca de 1 bilhão de seres humanos viviam na Terra por volta do ano 1800. E a tecnologia é um fenômeno social difundido através de bilhões de pessoas, cujos diversos tipos de trabalho levaram ao que nós somos capazes de fazer hoje. Um quociente de inteligência alto, por si só, não é capaz de criar meios de detectar sinais oriundos das estrelas. A inteligência é necessária, mas não é tudo. Os primeiros homens das cavernas, que descobriram o fogo, as pedras lascadas de Cro-Magnon, os europeus como Galileu Galilei e Isaac Newton, são todos descobridores admiráveis, mas nenhum deles foi capaz de realizar uma busca interestelar com sucesso.

Existência de vida fora da Terra — Portanto, uma estimativa inicial para a existência de uma espécie gregária [Indivíduos que vivem em pequenos grupos], competente e inteligente, com bilhões de membros, implica em alguns bilhões de anos de evolução, até onde sabemos. Isso define, então, uma estimativa de tempo aproximada para a existência de um transmissor capaz de nos enviar sinais. E sem alguma dessas características, que ainda não encontramos em nenhum outro lugar da galáxia, não podemos achar um bom par para o nosso relativamente novo status, levando em conta que só tomamos conhecimento da radioastronomia à cerca de meio século, após toda a nossa história terrestre, com milhares de anos. A partir da comparação entre o momento que vivemos, pouco mais de 50 anos, e o tempo de existência da civilização, que são milhares de anos, podemos concluir que os possíveis companheiros detectáveis no universo estão provavelmente bem à frente da nossa tecnologia atual, enquanto o resto deles, ainda silenciosos e impossíveis de serem detectados, estão bem atrás na escala de desenvolvimento humano.

A possibilidade que estamos levando em conta é um projeto ambicioso, bem antigo para os padrões humanos, para que possamos detectá-lo agora, definido por uma escala de tempo que nós não conhecemos e realizado talvez de maneira intermitente por alguma espécie curiosa, produtiva e não muito poderosa, constituída por bilhões de seres com uma tecnologia semelhante a nossa e morando em algum lugar entre muitas e muitas estrelas. Eles também têm que pagar suas contas de energia e esperar por uma resposta, talvez não pela primeira vez. Mas sua existência é somente uma conjectura. Eles devem provavelmente residir entre os 10 milhões de sistemas planetários, que nós agora esperamos enxergar através de uma muito pequena amostra de uns poucos planetas gasosos fora do nosso Sistema Solar.

Um planeta próximo a um Sol estável é somente o degrau mais baixo de uma escala de natureza ainda totalmente conjectural e que continua subindo gradativamente até um planeta como a Terra, assim como a existência de vida, evolução e, finalmente, até a consciência, curiosidade e habilidade. O SETI é uma busca audaciosa e direcionada para o último degrau desta longa escada. Procurando por mais evidências para isso, pelos sinais físicos que esperamos encontrar, o SETI é a tarefa do nosso tempo. E vai levar muitos anos até que sejamos bem sucedidos ou pelo menos cheguemos à surpreendente conclusão de que somos os primeiros a tentar uma troca de mensagens entre as 400 bilhões de estrelas da Via Láctea.

Afinal de contas, se realmente conseguirmos captar algum sinal entre as diversas estrelas que funcionalmente lembram a nossa, isso provará não só que as conjecturas atuais estão corretas, mas também que elas se transformaram em realidade, há muito tempo, em algum lugar do universo. Termino com uma saudação muito antiga entre os nossos hábeis antepassados: boa caçada!

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Sobre o Autor

Philip Morrison

Foi um dos pioneiros do Projeto SETI. Juntamente com Giuseppe Cocconi escreveu um artigo publicado na revista Nature intitulado Searching for Interestellar Communication [Procurando por Comunicações Interestelares].

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