Brain Development

A lista de mol´eculas detectadas que ´e dada na tabela A.1 tem crescido de ano para ano, mas apenas incrementalmente e gra¸cas, principalmente, ao desenvolvimento de novos instrumentos. Por´em, a taxa de crescimento do n´umero de detec¸c˜oes de novas mol´eculas est´a longe de ser elevada. A investiga¸c˜ao sobre as esp´ecies moleculares no espa¸co ´e um esfor¸co meticuloso, e o n´umero de regi˜oes astronˆomicas com espectros de alto sinal-ru´ıdo ´e pequeno. Novas esp´ecies s˜ao descobertas por pesquisas met´odicas e a detec¸c˜ao de novas mol´eculas ´e, muitas vezes, demorada, uma vez que ´e necess´aria a confirma¸c˜ao de v´arias

transi¸c˜oes da mesma mol´ecula em bandas de diferentes frequˆencias. Frequentemente apenas linhas fracas s˜ao identificadas, misturadas com transi¸c˜oes muito pr´oximas.

Uma coisa ´e certa: o invent´ario atual de mol´eculas est´a longe de ser abrangente. O avan¸co no campo da astroqu´ımica precisa de um salto para atender as demandas da as- trobiologia.

Figura 5.1: Mol´eculas e exoplanetas detectados ao longo dos anos.

A figura 5.1 mostra uma compara¸c˜ao entre o n´umero cumulativo de mol´eculas de- tectadas no espa¸co e do n´umero de exoplanetas descobertos em fun¸c˜ao do tempo. Uma caracter´ıstica impressionante destes dados ´e que a taxa de detec¸c˜ao de exoplanetas foi se acelerando com o tempo, enquanto a taxa de detec¸c˜ao das mol´eculas se manteve mais ou menos constante. No final de 2011 havia um total de 170 mol´eculas detectadas e confir- madas e 717 exoplanetas j´a descobertos (Physikalisches, 2012), (Cologne, 2012), (NRAO, 2012) e (Encyclopaedia, 2012).

O crescimento exponencial do n´umero de exoplanetas se assemelha `a lei de Moore, se- gundo a qual a densidade de transistores no interior de um microchip dobra, aproximada- mente, a cada dois anos (Moore, 1965). A acelera¸c˜ao do n´umero de planetas descobertos ´e devido aos novos avan¸cos tecnol´ogicos - os sat´elites CoRoT e Kepler, espectr´ografos como o HARPS e o Sophie, metodologias de tratamento de dados mais sofisticadas e um es-

for¸co concentrado da comunidade cient´ıfica internacional na busca de exoplanetas. Este comportamento exponencial ´e caracter´ıstico de v´arios desenvolvimentos tecnol´ogicos da hu- manidade, por exemplo emiss˜oes de di´oxido de carbono, e n˜ao poder´a ser sustentado para sempre devido aos recursos finitos dispon´ıveis para a pesquisa ou em virtude do tamanho finito da popula¸c˜ao objeto. Mais cedo ou mais tarde, a taxa de detec¸c˜ao de exoplanetas vai chegar a um est´agio de aumento apenas discreto. Mas o que acontece com a pesquisa de esp´ecies moleculares no espa¸co ´e que ela nunca experimentou fase exponencial e mant´em um ritmo linear, uma vez que a primeira mol´ecula interestelar (CH) foi identificada em 1937 (Swings e Rosenfeld, 1937).

Como provocar uma revolu¸c˜ao exponencial na busca de mol´eculas no espa¸co?

As revolu¸c˜oes s˜ao inflamadas pela frustra¸c˜ao, e temos a grande frustra¸c˜ao na realiza¸c˜ao a tarefa b´asica de identifica¸c˜ao de uma substˆancia dentro da floresta de linhas intereste- lares, que se estende de UV para o r´adio. As caracter´ısticas n˜ao identificadas em espectros interestelares tˆem sido observadas quase que desde os prim´ordios da astroqu´ımica. Recen- temente, o n´umero de tais linhas tem aumentado rapidamente em paralelo com a maior sensibilidade e ampla faixa de frequˆencia de novos instrumentos de observa¸c˜ao. Muitas vezes, as linhas tˆem sua origem em mol´eculas grandes com espectros densos. Assim, n˜ao houve um aumento no n´umero de mol´eculas “detectadas”. No entanto, a explos˜ao no n´umero de recursos ´e muito mais r´apida do que o n´umero de identifica¸c˜oes. ´E extrema- mente dif´ıcil distinguir uma mol´ecula nova no espectro complexo que envolve muitas vezes itera¸c˜oes com estados vibracionais das mol´eculas. Quest˜oes ainda permanecem sem res- posta. Por exemplo, as Bandas Arom´aticas no Infravermelho (AIBs) s˜ao atribu´ıdas a PAHs do meio interestelar com uma certeza razo´avel. No entanto, n˜ao sabemos a dis- tribui¸c˜ao nem os tamanhos dos PAHs que lhes deu origem. N´os temos uma identifica¸c˜ao positiva de apenas um primeiro PAH, o benzeno (C6H6), e ainda n˜ao foram amplamente

aceitas as detec¸c˜oes do naftaleno (C10H8) e do antraceno (C14H10) (Iglesias-Groth et al.,

2008), (Iglesias-Groth et al., 2010). N˜ao h´a pistas observacionais dos pr´oximos membros da s´erie, os PAHs de quatro an´eis, tais como pireno (C16H10), criseno (C18H12), ou tetraceno

(C18H12). E o desafio ´e ainda maior quando se tenta identificar os complexos compostos

heteroc´ıclicos da bioqu´ımica.

acelerar o crescimento dos bancos de dados em um ritmo r´apido. Extrair as assinaturas de novas esp´ecies moleculares do abundante material observacional envolve v´arios aspectos: i) observa¸c˜oes; ii) c´alculos quˆanticos te´oricos de qu´ımica b´asica e dos processos f´ısicos, iii) experimentos de laborat´orio (com ambas as fases, gasosa e s´olida); iv) e simula¸c˜oes dos ambientes que d˜ao origem `as linhas. Este esfor¸co representa um projeto de longo prazo. Um refor¸co adicional de observa¸c˜ao nos ajudar´a a melhor compreender a complexidade do universo molecular. Os novos sistemas de observa¸c˜ao, tanto no espa¸co como no solo - Spitzer, Herschel, SOFIA, ALMA, JWST, Spica - abrir˜ao novas janelas no infravermelho e no milim´etrico/submilimetrico, para bases de frequˆencia mais completas que permitir˜ao identifica¸c˜oes mais confi´aveis de novas esp´ecies moleculares. Neste caso, os mesmos instru- mentos que s˜ao usados para examinar as origens do universo hoje tamb´em poder˜ao nos ajudar a desvendar as origens da vida.