Olá, pessoal, como estão? Bom, hoje estou aqui para falar de um assunto lindo e poético: De onde nós, seres humanos, viemos? Como notaram no título, argumentarei que as nossas origens estão relacionadas ao ciclo do Universo. Comecemos, então.

O Universo, essa imensidão de espaço-tempo com um pouco de matéria esparsa, surgiu há aproximadamente 13,7 bilhões de anos. Logo após seu início, tudo era espaço e energia, isso em função das altas temperaturas. Com a expansão e o resfriamento, porém, a energia foi se condensando e se transformando em matéria, para a qual nós demos o nome de partículas. Estas, em função da diferença de cargas, uniram-se para formar uma estrutura demasiadamente simples: o átomo. Os átomos formados naquela época, entretanto, eram só o simples Hidrogênio — por vezes, um pouco de Hélio. Não havia outros tipos de átomos. O Universo era um mar de Hidrogênio e espaço-tempo.

Figura 1. Segundo evidências atuais, foi assim que tudo começou. Por motivos ainda não compreendidos, o Universo nasceu de uma abrupta explosão de energia.

Contudo, depois de muito tempo, aconteceu algo interessante: todos aqueles átomos de Hidrogênio, até então sem função nenhuma e vagando por aí, começaram a deformar o espaço e a se aglutinar nesses pontos de deformação, o que deu origem a objetos intrigantes e belos — as “bolas de fogo” que vemos de noite —, as estrelas. Estas variavam muito em sua massa: umas tinham muito hidrogênio acumulado, outras, pouco. As que abundavam hidrogênio, tal como a Betageuse (uma das maiores estrelas que conhecemos), quando “morriam”, faziam um lindo espetáculo de luzes, para os quais nós demos o nome de Supernova.

Figura 2. O jeito mais belo de “morrer”, a Supernova

Nesse processo, quando a estrela encontra-se saturada de Hélio — que origina-se da fusão de núcleos de Hidrogênio — e quase sem hidrogênio, devido ao fato de o primeiro ser mais pesado (tem dois prótons no núcleo, ao passo que o hidrogênio tem um), a estrela começa a colapsar sobre si mesma — como alguém muito pesado entalado num buraco —, até o momento em que, de repente, a estrela não aguenta mais e “vomita” aquele excesso de átomos. Estes átomos, você poderia pensar que não passam de Hélio, não é mesmo? (Já que, durante sua vida, a estrela só cria Hélio a partir de Hidrogênio; elementos como Carbono, Oxigênio, dentre outros, não surgem — na verdade, surgem numa escala ínfima para terem alguma relevância). No entanto, aquele “vômito” de matéria não era só feito de Hélio. Isso porque, quando a estrela está “entalada” no espaço-tempo e afundando cada vez mais, os átomos de Hélio ficam tão próximos de si (e a pressão é tão grande) que eles começam a se fundir uns com os outros, formando novos elementos como carbono, oxigênio, nitrogênio, que tem como semelhança o fato de terem muito mais prótons em seus núcleos.

Figura 3. Esquema demonstrando a porção da estrela em que cada elemento é formado. Quanto mais próximo do centro, maior a pressão, portanto é ali que ocorre a maior quantidade de fusão de núcleos, o que nos leva a conceber esta porção como a que dá origem aos elementos mais pesados. Como vocês sabem, um elemento é definido pelo número de prótons em seu núcleo. Aumentando ou diminuindo esse número, o elemento que se forma é totalmente novo.
Imaginem a estrela em questão colapsando, então. Quanto mais elementos pesados são sintetizados em resultado desse colapso, mais a estrela colapsa. Depois da síntese de diversos elementos, impelidos pela física, os átomos são jogados para longe da estrela, evento ao qual demos o nome de Supernova. É o fim da estrela e a iniciação do desenvolvimento de outra.

Diferentemente, as estrelas pequenas (tal como a próxima Centauri, que abriga um planeta habitável), ao morrerem — o que, no caso delas, pode demorar trilhões de anos para ocorrer —, não vomitam átomos ou entalam no espaço-tempo. Geralmente, elas só param de “queimar”. Mas por que estrelas pequenas demoram mais para “morrer”? Da mesma forma que pessoas menores, por terem menor metabolismo, demoram mais a envelhecer, as estrelas de maior massa fundem muito mais rápido o hidrogênio que possuem. As estrelas pequenas, pela menor pressão, fundem o hidrogênio bem mais devagar (é por essa razão que brilham e esquentam menos), o que dá a elas uma vida bem mais longeva e tranquila. Para que novos elementos surjam, no entanto, é necessário que ocorra aquela morte extravagante das estrelas de grande massa, a Supernova. Somente por esse processo, por exemplo, a vida pode surgir. Se estrelas gigantes não existissem, você não estaria lendo isto agora. Logo, a origem da vida está intimamente ligada à morte de estrelas. Se estas queimassem eternamente, cadeias de carbono não existiriam para formar compartimentos químicos complexos, as células.

Figura 5. Esquema que compara o tamanho de estrelas conforme o tipo da cada uma. Aquelas duas enormes estrelas azuis, geralmente, morrem em Supernova – podendo até mesmo dar origem a um Buraco Negro. A estrela amarela, ao contrário, morre virando uma gigante vermelha, como uma forma de aliviar a pressão de matéria que adquiriu ao longo de sua vida – é o caso do nosso Sol.
E aquele pequeno pontinho vermelho no canto inferior esquerdo, que não parece ser nada, é uma anã vermelha. Apesar de ser pequena, ela vive mais do que todas as outras as estrelas, e por isso tem uma qualidade pela qual se gabar. Sua morte se dá depois de trilhões de anos de existência, somente quando seu combustível, o hidrogênio, acaba.

Ok, já sabemos que nós não estaríamos tendo esta conversa se estrelas enormes não existissem. Mas, se a vida só dependesse do “vômito da morte” de estrelas, não deveríamos vê-la em Marte, Plutão, Vênus e em outros corpos do Sistema Solar? Logicamente, não basta que os elementos propiciadores da vida sejam jogados ao espaço aleatoriamente, à espera de que algum sistema auto-conservativo e dissipativo surja. Para a magia começar, precisamos reorganizar tudo o que a estrela gigante “jogou para fora”. Não “precisamos”, na verdade: a gravidade o faz automaticamente.

Imagine uma estrela gigante, de 10 a 30 vezes o tamanho do Sol, queimando alegremente, esquentando – ou talvez “fritando” – seu pequeno sistema de planeta gasosos. Como essa estrela é muito grande, seu Hidrogênio, o combustível de todas as estrelas, esgota-se rápido. Em alguns milhões de anos, ela logo vira uma “bolota” de Hélio, com uma barriga tão inchada que tem de segurar a respiração para parecer magra. Ao fazer isso, ela aumenta sua densidade, fazendo com que os átomos de Hélio colidam uns com os outros para formar carbono. Ao ficar ainda mais inchada – pelo Carbono ser mais pesado – ela encolhe ao máximo sua “pança”*, até o momento em que explode. No processo, joga para o espaço um bocado de Oxigênio, Carbono, Ferro, dos quais já falamos anteriormente. Esta é a Supernova.

*Sei, é uma péssima analogia. Na verdade, ocorre que o Hélio possui o dobro do peso do Hidrogênio. Logo, a estrela fica ainda mais pesada. Isso curva ainda mais o espaço-tempo, o que impele os átomos de hélio a fundirem-se mutuamente para formar carbono. Este, por sua vez, formará Oxigênio; e assim vai…

Figura 4. O que ocorre quando do colapso de uma estrela de grande massa.

Enfim, seus planetas se foram: evaporaram. Só sobrou uma linda nebulosa colorida, na qual os elementos residuais estão espalhados.

Figura 5. Imagem de uma linda Nebulosa, que se forma como resultado do colapso de uma grande estrela, provavelmente uma Gigante Azul. Esta Nebulosa, com o tempo, dará origem a diversas estrelas, algumas das quais podem abrigar a vida em seus sistemas de planetas.

Por aleatoriedade, algumas partes dessa nuvem de moléculas contêm mais átomos do que todas as outras partes, e, por isso, ela deforma mais o espaço-tempo, atraindo todos os átomos ao redor. Daqui a pouco, estamos vendo o surgimento de uma nova estrela, uma que, apesar de ser uma dentre trilhões, abrigará sobre sua órbita algo muito especial… Então, os átomos da nebulosa continuam sendo atraídos à parte mais densa, de maior concentração de partículas. Em um dia astronômico, isto é, alguns milhões de anos, temos uma protoestrela, que ainda não brilha, mas aguarda mais átomos chegarem para começar. Enquanto isso, partículas “teimosas” recusam-se a ir até a protoestrela e tornarem-se parte dela, resolvendo que seria melhor orbitá-la. No processo, tais partículas foram se juntando em estruturas cada vez maiores, as quais ,em poucos dias astronômicos, formaram planetas primitivos, ou planetesimais.

Figura 6. Imagem demonstrando a fase da qual estou tratando no texto. Ao centro, tem-se a protoestrela, que ainda não brilha tanto. Ao seu redor, vê-se a região em que se estão formando os planetesimais, cuja nomenclatura é Disco de Acreção.

Figura 7. Ínicio da formação dos planetasimais ao redor da “nervosa” estrela.

Enquanto estes tomavam forma, a protoestrela amadureceu, e logo já via-se uma nova estrela, de não tanta massa, mas com uma admirável simpatia. Como qualquer criança, essa jovem estrela era hiperativa. Após surgir, “por mera algazarra”, começou a bombear feixes de partículas aos planetesimais teimosos, como uma forma de vingança. Estes não tiveram como reagir: só esperaram para ver o que ia acontecer. Acabou que os planetesimais formados por elementos mais leves, como H2O, CH4, etc., foram jogados à periferia do sistema, visto que é mais fácil arremessar coisas mais leves do que coisas mais pesadas.

Os planetesimais que abrigavam elementos como Níquel, Ferro e Cálcio resistiram ao ataque e permaneceram próximos à orbita do sol, visto que ficar longe deste significaria “passar frio’. Depois dessa birra inicial, finalmente a estrela se acalmou. Com isso, os planetas puderam se desenvolver harmonicamente, sem problemas. Alguns deles, uma vez ou outra, eram incomodados por asteroides revoltados pela indiferença com que eram tratados pelo corpos maiores, já que para estes eles não passavam de meras rochas vagantes. O terceiro planeta deste sistema, tomando a estrela como referência, até gostou, vamos dizer assim, de ser bombardeado por asteroides, pois destes ganhou algumas coisas especiais: H20, hidrocarbonetos, etc. Acredito que está óbvio de qual planeta estamos falando… Mas, vamos continuar investigando a jornada deste sistema estelar.

Enfim, com a estrela mais calma, os planetas puderam ganhar um pouco de atmosfera, se resfriar.. Os planetas da periferia viraram grandes gigantes gasosos. Mas por quê? Como eles só tinham elementos mais leves em sua composição, tinham também uma menor densidade, logo podiam alcançar um maior volume (ah, e é óbvio, havia muito mais elementos leves do que pesados no sistema, de tal forma que é difícil formar “gigantes rochosos”). Com o aumento de volume, a atração gravitacional desses planetas também aumentou, o que atraiu planetesimais residuais às suas órbitas. Estes viraram companheiros deles e foram apelidados de luas. Os planetas mais densos e menores, excetuando-se os dois primeiros, também adquiriram algumas luas companheiras. O quarto planeta, inicialmente esperado como um berço à vida, arranjou duas: Phobos e Deimos. O terceiro planeta, um dos mais inóspitos do sistema, por razão de um choque com outro planeta, adquiriu uma. Com pouca criatividade, no entanto, não deu a ela nenhum nome extravagante ou chamativo, como fizera o seu vizinho: chamou-a de Lua, simplesmente.

Figura 8. Provável origem da Lua deste terceiro planeta, o qual ainda “não sabemos” a identidade.

Tempos depois, por fim, as coisas se ajustaram: o primeiro planeta do sistema tornou-se uma rocha inóspita; o segundo, um aglomerado denso de gás e rocha; o terceiro vinha se modificando, inspirado pelo formato do vizinho, o quarto; este, em razão da imobilização repentina de seu núcleo, perdeu seu campo magnético; com isso, ficou vulnerável à imprevisibilidade da estrela, que, por meio de feixes de partículas, arrancou a atmosfera do planeta, tornado-o inóspito a um fenômeno químico intrigante, poucas vezes visto. O quinto planeta, separado do quarto por um cinturão de asteroides, era o maior do sistema, abrigando dezenas de luas em sua órbita. Com seu “olho tempestade”, observava tudo o que acontecia com o sistema. O sexto planeta, mais preocupado com sua aparência do que com companhia, colidiu suas luas para fazer-lhe uma espécie de coroa, um disco de asteroides que então o ficaria rodeando. Hoje, isto é chamado de “anel”. O sétimo planeta, como o outro, também adquiriu um sistema de anéis ao seu redor, apesar de conservar suas luas. Ele ficou com uma cor verde-água bem estética e agradável; como é o mais preguiçoso dentre os planetas, orbita sua estrela deitado. O oitavo – e, infelizmente, o último planeta – ganhou uma cor azul bem característica, parecendo ser um planeta de oceanos. Sua composição real, no entanto, é de matéria gasosa. Assim ficou o sistema:

Figura 9. Depois de tanto caos, finalmente o sistema se organiza.

Ao longo de algumas centenas de milhões de anos, o terceiro planetinha do sistema, para o qual ninguém dava bola, começou a se tornar especial. Neste espaço de tempo, ele criara dentro de si um sistema químico estranho, que parecia possuir vontade. Este sistema químico foi evoluindo ao longo dos éons, diversificando-se e assumindo diversas formas. Depois de muito tempo, solitários, aqueles compartimentos químicos uniram-se e começaram a formar coisas como algas, peixes e plantas. Não surpreendentemente, este terceiro planeta do qual falamos ao longo do texto é a Terra. Um pequeno grão de pó flutuando sobre um oceano de espaço-tempo, mas sem o qual o Universo não poderia tomar consciência de si.

Figura 10. A Terra e a vida que faz dela seu abrigo não passam de “poeira de estrelas”. Uma ínfima parte dessa poeira consegue saber que já esteve em uma estrela outrora.

Pois, após muitas extinções de espécies – que são um produto da diversificação de nichos que estes sistemas químicos tomaram -, um primata africano teve de descer das árvores, já que estas estavam sucumbindo à mudança climática daquele período. Quando o fez, deparou-se com diversos desafios: percebeu que a postura quadrúpede não era mais favorável ao seu ambiente, já que árvores não se encontravam mais ali; com leves adaptações no quadril ,conseguiu ficar de pé (bipedalismo). Mas, você poderia perguntar, ser quadrúpede (andar sobre quatro patas) não faz-nos ser mais rápidos (compare a velocidade de Bolt à de um guepardo, por exemplo; é ridículo)? Sim, de fato. No entanto, em razão da forte radiação solar que incidia naquela região equatorial, ocorreu seleção para adaptações que levassem ao bipedelismo, visto que a postura quadrúpede deixa exposta à radiação todas as costas do animal (sem falar que não havia mais árvores para proteger nossos ancestrais do Sol).

Curiosamente, esta adaptação para ficar de pé também teve outra implicação: propiciou a construção de ferramentas ,o que era ótimo, uma vez que nosso fenótipo limitava nossas capacidades. Para serem mais fortes, nossos ancestrais se uniram e começaram a interagir intricadamente entre si, ao ponto de começarem a formar sociedades (concomitantemente à invenção da agricultura). Tais sociedades, com o tempo, evoluíram, desenvolveram o método científico e, para sua surpresa, descobriram que eram parte do Cosmos, ao estudarem a origem dos elementos. Quando finalmente descobriram que os átomos de seus braços, olhos e cabelos já estiveram outrora dentro de uma estrela ou planeta, inacreditaram-se e maravilharam-se. Um indivíduo desta espécie exclamou, em tom poético:

“Nós somos poeira de estrelas.”

Seu apelido era Sagan, alguém incomparavelmente habilidoso com as palavras.

* Lembram daquela pessoa da imagem inicial do texto olhando para cima, para as estrelas? Então, cientifica e poeticamente, vê-se naquela imagem uma estrela olhando para sua antiga aparência, na época em que irradiava calor. É uma estrela consciente de si.

É por isso que somos “poeira de estrelas”. Esta foi a historinha, pessoal. Pergunto-me se minha maneira de conta-la é chata de vez em quando, porque assemelha-se a histórias infantis. Enfim, qualquer coisa, comentem.

Se quiserem saber mais sobre modelos atômicos, cliquem aqui 

Tem textos também sobre estrelas gigantes vermelhas e sobre o espaço-tempo!

Não sei se vocês já ouviram, mas tem um Scicast sobre Buracos Negros, que trata um pouco do que foi tratado aqui também!