thumb|right|upright=1.20|Os ácidos nucléicos podem não ser as únicas biomoléculas no universo capazes de codificar os processos vitais A astrobiologia, também conhecida como exobiologia ou bioastronomia, é uma ciência interdisciplinar que estuda a origem, evolução, distribuição e o futuro da vida na Terra e onde mais possa existir no Universo. O conhecimento da vida na Terra é o ponto de partida para se investigar a possibilidade de vida extraterrestre - que implicaria na existência de biosferas extraterrestres: para tanto, é necessário reunir conhecimentos amplos e integrados de química, biologia, astronomia / astrofísica, geologia, tecnologia espacial e outras ciências correlatas.
Este campo interdisciplinar abrange desde estudos sobre a origem dos compostos orgânicos no espaço, passando pela formação de sistemas planetários, dinâmicas de atmosferas e oceanos, biologia de extremófilos - organismos capazes de prosperar nos ambientes mais hostis conhecidos e estudos sobre habitabilidade planetária, que incluem a busca por bioassinaturas pretéritas ou modernas que permitiriam detectar vida fora da Terra. Também abriga estudos sobre os potenciais de adaptação da vida terrestre aos grandes desafios que vivemos. A própria origem da vida terrestre, a chamada abiogênese, é parte inseparável da disciplina de astrobiologia.
A natureza interdisciplinar da astrobiologia e as perspectivas cósmicas e evolutivas engendradas por ela podem resultar em uma série de benefícios aqui na Terra, contribuindo em diversas áreas da ciência e do desenvolvimento tecnológico, bem como para o desenvolvimento social. GARRIDO GUIJARRO, Óscar. A common African outer space policy to meet the continent 's challenges. IEEE Analysis Paper 73/2022. https://www.ieee.es/Galerias/fichero/docs_analisis/2022/DIEEEA73_2022_OSCGAR_Espacio_ENG.pdf
Visão geral
O AstRoMap, o Roteiro para a Astrobiologia Européia, da Agência Espacial Europeia, de 2016, identificou cinco tópicos de pesquisa principais e especifica vários objetivos científicos importantes para cada um. São eles: (1) origem e evolução dos sistemas planetários, (2) origens dos compostos orgânicos no espaço, (3) interações rocha-água-carbono, síntese orgânica na Terra e etapas para a vida, (4) vida e habitabilidade, e (5) bioassinaturas como facilitadores da detecção de vida.
Já a Estratégia para a Astrobiologia da NASA, de 2015, elencou seis tópicos principais que complementam perfeitamente a lista de prioridades acima, reforçando os tópicos de comum interesse astrobiológico:Achenbach, L., Bailey, J., Barnes, R. K, et al. (2015). NASA Astrobiology Strategy 2015. Astrobiology, 15(9), 1-236. (1) identificação das fontes abióticas de compostos orgânicos, (2) síntese e função das macromoléculas na origem da vida, (3) início da vida terrestre e sua crescente complexidade, (4) coevolução da vida e do ambiente físico, (5) identificar, explorar e caracterizar ambientes propícios à habitabilidade e potenciais bioassinaturas, e, por fim (6) a construção de mundos habitáveis.
A astrobiologia está bem estabelecida, com elevado grau de institucionalização, que inclui desde laboratórios e departamentos dedicados ao tema em diversas Universidades e centros de pesquisa científica pelo mundo, até mesmo institutos inteiros, como o NASA Astrobiology Institute (NAI), nos EUA, o Spanish Astrobiology Center (CAB) e o Japan AstroBiology Consortium (JABC).
Para além de institutos de pesquisa, também existem diversas Sociedades Científicas ligadas à astrobiologia, como a Astrobiology Society of America, a Astrobiology Society of Britain, entre outras. A astrobiologia no Brasil é representada pela Sociedade Brasileira de Astrobiologia.
Os trabalhos produzidos nesta área podem, hoje, além de ser publicados em diversos periódicos indexados de cada especialidade científica - por exemplo, de química, biologia, bioquímica, microbiologia, geoquímica, astrofísica - também dispõem de alguns periódicos integralmente dedicados à astrobiologia, como o International Journal of Astrobiology e a Astrobiology.
Elementos de Astrobiologia Astronomia thumb|right|Impressão artística do exoplaneta OGLE-2005-BLG-390Lb orbitando sua estrela a 20.000 anos-luz da Terra; este planeta foi descoberto com a técnica de microlenteamento gravitacionalMuitas das pesquisas astrobiológicas relacionadas à astronomia se enquadram na categoria de detecção e análise de exoplanetas, com a hipótese de que, se a vida surgiu na Terra, ela também poderia surgir em outros planetas com características semelhantes. Para esse fim, diversos instrumentos projetados para detectar exoplanetas têm sido concebidos desde a década de 1990, como as missões espacias CoRoT (lançada em 2006 pela agência espacial francesa) e as missões Kepler e TESS (lançadas em 2009 e 2018, respectivamente, pela NASA). Existem também diversos instrumentos e telescópios na Terra dedicados à detecção de exoplanetas como o levantamento CARMENES, o espectrógrafo HARPS e o telescópio TRAPPIST.thumb|right| Impressão artística da missão Kepler da NASA, lançada em março de 2009, em busca exoplanetasO objetivo dessas missões não é apenas detectar planetas do tamanho da Terra, mas também detectar diretamente a luz do planeta para que possa ser estudada espectroscopicamente. Ao examinar os espectros planetários, seria possível determinar a composição básica da atmosfera e/ou a superfície de um exoplaneta. Com esse conhecimento, pode ser possível avaliar sua habitabilidade, a probabilidade de existência de vida naquele planeta, que tipo de vida seria com base naquela que conhecemos na Terra e quais bioassinaturas seriam esperadas dadas às condições ambientais identificadas.
O estudo da formação e evolução de sistemas planetários é também de grande importância para a Astrobiologia. De fato, existe evidência de que peculiaridades do Sistema Solar (como, por exemplo, a presença de Júpiter como escudo protetor) podem ter aumentado muito a probabilidade do surgimento de vida em nosso planeta. A área da astrofísica estelar, que investiga a formação e a evolução dos diferentes tipos de estrelas, pode produzir também importante contribuição para a Astrobiologia, visto que permite a determinação de propriedades estelares que podem ser favoráveis ou proibitivas ao desenvolvimento e a manutenção de vida em um determinado sistema planetário.
Apesar dos esforços para tal, até o momento não foi detectado sinal inequívoco de vida fora da Terra. Esse fato nos remete a uma das questões mais intrigantes da Astrobiologia: o aparente paradoxo entre a enorme escala do Universo, com um número cada vez maior de exoplanetas sendo descobertos, e a ausência de evidências de que vida exista fora da Terra. Historicamente, essa contradição foi explorada e ficou conhecida como o Paradoxo de Fermi, em homenagem ao físico Enrico Fermi.
Em 1961, alguns anos após o Paradoxo ter sido enunciado, Frank Drake desenvolveu a equação de Drake, que fornece uma estimativa para o número de planetas com vida extraterrestre inteligente capaz de se comunicar através de ondas eletromagnéticas. A equação foi apresentada pela primeira vez durante a primeira reunião científica para discussão do projeto SETI, ocorrida no Observatório de Green Bank, nos Estados Unidos. No entanto, algumas aplicações da fórmula foram tomadas literalmente e relacionadas a argumentos simplistas ou pseudocientíficos.
Essencialmente, a equação expressa a probabilidade de vida inteligente como o produto de fatores como a fração de planetas que podem ser habitáveis e a fração de planetas em qual vida pode surgir:
Onde: N = O número de civilizações comunicativas R* = A taxa de formação de estrelas adequadas (estrelas como o nosso Sol) fp = A fração dessas estrelas com planetas (a evidência atual indica que os sistemas planetários podem ser comuns para estrelas como o Sol) ne = O número de planetas do tamanho da Terra por sistema planetário fl = A fração desses planetas do tamanho da Terra onde a vida realmente se desenvolve fi = A fração dos locais de vida onde a inteligência se desenvolve fc = A fração de planetas comunicativos (aqueles nos quais a tecnologia de comunicações eletromagnéticas se desenvolve) L = O "tempo de vida" de civilizações em comunicação
No entanto, embora a lógica por trás da equação seja sólida, é improvável que ela possa produzir resultados minimamente confiáveis em um futuro próximo. O problema com a fórmula é que ela não é usada para gerar ou apoiar hipóteses porque contém fatores que atualmente não podem ser verificados. O primeiro termo, R*, taxa de formação de estrelas como o Sol, é geralmente restrito a algumas ordens de magnitude. O segundo e terceiro termos, fp, fração de estrelas com planetas e ne, número de planetas com tamanho da Terra, estão sendo avaliados para a vizinhança do Sol.
Além da procura por vida fora do Sistema Solar, o estudo dos corpos do próprio Sistema Solar também constitui uma das principais vertentes da Astrobiologia atualmente. De fato, diversas missões têm sido concebidas para procurar por evidências de vida presente ou pretérita nos planetas rochosos Marte, Vênus e nas luas geladas de Júpiter e Saturno. Como exemplos, temos as atuais missões para exploração de Marte ExoMars, da Agência Espacial Europeia, e Mars 2020, da NASA, e as missões espaciais JUICE, lançada em 2023 pela Agência Espacial Europeia, e Europa Clipper, lançada em 2024 pela NASA, para estudar as luas de Júpiter. A NASA planeja também lançar em 2028 a missão espacial Dragonfly, com o objetivo de estudar a lua Titã de Saturno.
Os dados obtidos por missões como o Telescópio Espacial James Webb e as missões para a exploração do Sistema Solar nos permitirão conhecer cada vez mais profundamente o Sistema Solar e os outros sistemas planetários e, assim, responder questões fundamentais para a procura de vida fora da Terra.
Biologia thumb|right|upright|As fontes hidrotermais são capazes de suportar bactérias extremófilas na Terra e também podem sustentar vida em outras partes do cosmos A biologia é a ciência que estuda a vida. A descoberta de extremófilos, organismos capazes de sobreviver em ambientes extremos, tornou-se um elemento central de pesquisa para astrobiólogos, pois são importantes para entender quatro áreas nos limites da vida no contexto planetário: o potencial de panspermia, a contaminação direta devido a empreendimentos de exploração humana, colonização planetária por humanos e a exploração de vida extraterrestre extinta e existente."Living at the Extremes: Extremophiles and the Limits of Life in a Planetary Context." N. Merino, H.S. Aronson, D. Bojanova, J. Feyhl-Buska, et al. EarthArXiv. February 2019.
Até a década de 1970, pensava-se que a vida dependia inteiramente da energia do Sol. No entanto, em 1977, durante um mergulho exploratório na Fenda de Galápagos no submersível de exploração de alto mar Alvin, os cientistas descobriram colônias de vermes tubulares gigantes, mariscos, crustáceos, mexilhões e outras criaturas variadas agrupadas em torno de feições vulcânicas submarinas conhecidas como fumarolas negras. Essas criaturas prosperam apesar de não terem acesso à luz solar, e logo foi descoberto que elas compreendem um ecossistema totalmente independente. Outras formas de vida totalmente desacopladas da energia da luz solar são bactérias sulfurosas verdes que estão capturando luz geotérmica para fotossíntese anoxigênica ou bactérias que executam quimiolitoautotrofia com base na decomposição radioativa do urânio. Essa quimiossíntese revolucionou o estudo da biologia e da astrobiologia, revelando que a vida não precisa depender do sol; ela só requer água e um gradiente de energia para existir.