
Panspermia (do grego antigo πᾶν (pan), "tudo", e σπέρμα (sperma), "semente") é a hipótese de que a vida existe em todo o universo, distribuída por poeira cósmica, meteoroides, asteroides, cometas, e planetoides, bem como por espaçonaves carregando contaminação não intencional por microrganismos, conhecido como panspermia dirigida. A teoria argumenta que a vida não se originou na Terra, mas evoluiu em outro lugar e semeou a vida como a conhecemos.
A panspermia apresenta-se de muitas formas, como radiopanspermia, litopanspermia e panspermia dirigida. Independentemente de sua forma, as teorias geralmente propõem que micróbios capazes de sobreviver no espaço sideral (como certos tipos de bactérias ou esporos de plantas) podem ficar presos em detritos ejetados no espaço após colisões entre planetas e pequenos corpos do Sistema Solar que abrigam vida. Esses detritos contendo as formas de vida são então transportados por meteoros entre corpos de um sistema planetário, ou mesmo através de sistemas planetários dentro de uma galáxia. Desta forma, os estudos da panspermia não se concentram em como a vida começou, mas nos métodos que podem distribuí-la dentro do Universo. Este ponto é frequentemente usado como uma crítica à teoria.
A panspermia é uma teoria marginal com pouco apoio entre os cientistas da corrente principal (mainstream). Os críticos argumentam que ela não responde à questão da origem da vida, mas meramente a coloca em outro corpo celeste. É criticada também porque não pode ser testada experimentalmente. Historicamente, as disputas sobre o mérito desta teoria centraram-se em saber se a vida é ubíqua ou emergente em todo o Universo. A teoria mantém algum apoio hoje, com trabalhos sendo feitos para desenvolver tratamentos matemáticos de como a vida poderia migrar naturalmente pelo Universo. Sua longa história se presta a extensas especulações e fraudes que surgiram de eventos meteoríticos.
Em contraste, a pseudopanspermia é a hipótese bem fundamentada de que muitas das pequenas moléculas orgânicas usadas para a vida se originaram no espaço e foram distribuídas pelas superfícies planetárias.
A panspermia tem uma história que remonta ao século V a.C. e ao filósofo natural Anaxágoras. Os classicistas chegaram a concordar que Anaxágoras sustentava que o Universo (ou Cosmos) estava cheio de vida, e que a vida na Terra começou com a queda dessas sementes extraterrestres. A panspermia como é conhecida hoje, no entanto, não é idêntica a essa teoria original. O nome, tal como aplicado a esta teoria, foi cunhado apenas em 1908 por Svante Arrhenius, um cientista sueco. Antes disso, desde a década de 1860, muitos cientistas proeminentes começaram a se interessar pela teoria. Defensores mais recentes incluem Sir Fred Hoyle e Chandra Wickramasinghe.
Na década de 1860, houve três desenvolvimentos científicos que começaram a trazer o foco da comunidade científica para o problema da origem da vida. Em primeiro lugar, a teoria nebular de Kant-Laplace da formação do sistema solar e dos planetas estava ganhando apoio, e implicava que quando a Terra se formou, as condições da superfície teriam sido inóspitas para a vida como a conhecemos. Isso significava que a vida deve ter surgido na Terra em uma data posterior, sem precursores biológicos. Em segundo lugar, a famosa teoria da evolução de Charles Darwin implicava alguma origem elusiva, porque para que algo evolua, deve começar em algum lugar. Em sua obra A Origem das Espécies, Darwin não pôde ou não quis tocar neste assunto. Terceiro e último, Louis Pasteur e John Tyndall refutaram experimentalmente a teoria (agora obsoleta) da geração espontânea, que sugeria que a vida surgia constantemente da matéria não viva e não tinha um ancestral comum, como sugerido pela teoria da evolução de Darwin.
No geral, esses três desenvolvimentos na ciência apresentaram à comunidade científica em geral uma situação aparentemente paradoxal a respeito da origem da vida: a vida deve ter surgido de precursores não biológicos após a formação da Terra, e, no entanto, a geração espontânea como teoria havia sido refutada experimentalmente. A partir daqui é que o estudo da origem da vida se ramificou. Aqueles que aceitaram a rejeição de Pasteur à geração espontânea começaram a desenvolver a teoria de que sob condições (desconhecidas) em uma Terra primitiva, a vida deve ter surgido de material não vivo. Essa teoria ficou conhecida como abiogênese e é a aceita atualmente. Por outro lado, há os cientistas da época que rejeitaram os resultados de Pasteur e, em vez disso, apoiaram a ideia de que a vida na Terra veio de vida preexistente. Isso requer necessariamente que a vida sempre tenha existido em algum lugar, em algum planeta, e que ela tenha um mecanismo de transferência entre os planetas. Assim, o tratamento moderno da panspermia começou para valer.
Lord Kelvin, em uma apresentação à Associação Britânica para o Avanço da Ciência em 1871, propôs a ideia de que, da mesma forma que as sementes podem ser transferidas pelo ar através dos ventos, a vida pode ser trazida à Terra pela queda de um meteorito portador de vida. Ele ainda propôs a ideia de que a vida só pode vir da vida, e que esse princípio é invariante sob o uniformitarismo filosófico, semelhante a como a matéria não pode ser criada nem destruída. Sempre teriam existido planetas espalhando vida por todo o universo porque, segundo ele, "todos nós acreditamos com confiança que existem no presente, e têm existido desde tempos imemoriais, muitos mundos de vida além do nosso." Esse argumento foi fortemente criticado devido à sua audácia e, adicionalmente, devido a objeções técnicas da comunidade em geral. Em particular, Johann Zöllner, da Alemanha, argumentou contra Kelvin dizendo que organismos carregados em meteoritos para a Terra não sobreviveriam à descida através da atmosfera devido ao aquecimento por atrito.
Os argumentos foram e voltaram até que Svante Arrhenius deu à teoria seu tratamento e designação modernos. Arrhenius argumentou contra a abiogênese com base no fato de que não tinha base experimental na época, e acreditava que a vida sempre existiu em algum lugar do Universo, argumentando que "podemos nos acostumar com a ideia de que a vida é eterna e, portanto, é inútil investigar a sua origem". Ele concentrou os seus esforços no desenvolvimento do(s) mecanismo(s) pelo(s) qual(is) essa vida onipresente pode ser transferida através do Universo. Naquela época, havia sido descoberto recentemente que a radiação solar pode exercer pressão e, portanto, força sobre a matéria. Arrhenius assim concluiu que é possível que organismos muito pequenos, como esporos bacterianos, pudessem ser movidos devido a essa pressão de radiação.
Neste ponto, a panspermia como uma teoria agora tinha um mecanismo de transporte potencialmente viável, bem como um veículo para transportar vida de planeta em planeta. A teoria ainda enfrentava críticas, principalmente devido a dúvidas sobre quanto tempo os esporos realmente sobreviveriam sob as condições de seu transporte de um planeta, através do espaço, para outro. Apesar de toda a ênfase colocada em tentar estabelecer a legitimidade científica desta teoria, ainda faltava testabilidade; esse era e ainda é um problema sério que a teoria ainda não superou. Além disso, como Dennis Danielson e Christopher M. Graney apontaram, a teoria é essencialmente baseada na ideia de um universo eterno e imutável, sem começo, e no qual a vida é eterna, e não um universo em evolução a partir de um "Big Bang".
O apoio à teoria persistiu, no entanto, com Fred Hoyle (famoso por sua oposição à Teoria do Big Bang e por promover a sua teoria de um universo imutável de "estado estacionário") e Chandra Wickramasinghe usando duas razões para que uma origem extraterrestre da vida pudesse ser preferida. A primeira é que as condições necessárias para a origem da vida podem ter sido mais favoráveis em outro lugar que não a Terra, e a segunda é que a vida na Terra exibe propriedades que não são explicadas ao assumir uma origem endogênica. Hoyle estudou os espectros da poeira interestelar e chegou à conclusão de que o espaço continha grandes quantidades de compostos orgânicos, que ele sugeriu serem os blocos de construção de estruturas químicas mais complexas. Fundamentalmente, Hoyle argumentou que essa evolução química dificilmente teria ocorrido em uma Terra prebiótica e, em vez disso, o candidato mais provável seria um cometa. Além disso, Hoyle e Wickramasinghe concluíram que a evolução da vida requer um grande aumento na informação e diversidade genéticas, o que poderia ter resultado do influxo de material viral do espaço através de cometas. Hoyle relatou (em uma palestra em Oxford em 16 de janeiro de 1978) um padrão de coincidência entre a chegada de grandes epidemias e as ocasiões de encontros próximos com cometas, o que levou Hoyle a sugerir que as epidemias eram um resultado direto do material chovendo desses cometas. Essa afirmação, em particular, atraiu críticas de biólogos.
Desde a década de 1970, uma nova era de exploração planetária significou que os dados poderiam ser usados para testar a panspermia e potencialmente transformá-la de conjectura em uma teoria testável. Embora ainda não tenha sido testada, a panspermia ainda é explorada hoje em alguns tratamentos matemáticos, e, como a sua longa história sugere, o apelo da teoria resistiu ao teste do tempo.
A panspermia requer:
A criação e distribuição de moléculas orgânicas a partir do espaço é agora incontroversa; é conhecida como pseudopanspermia. O salto dos materiais orgânicos para a vida originada no espaço, no entanto, é hipotético e atualmente não testável.
Esporos bacterianos e sementes de plantas são dois veículos comuns propostos para a panspermia. Segundo a teoria, eles poderiam ser envoltos em um meteorito e transportados para outro planeta de sua origem, descendo subsequentemente através da atmosfera e povoando a superfície com vida (veja litopanspermia abaixo). Isso naturalmente requer que esses esporos e sementes tenham se formado em outro lugar, talvez até mesmo no espaço, no caso de como a panspermia lida com bactérias. O entendimento da teoria da formação planetária e dos meteoritos levou à ideia de que alguns corpos rochosos originários de corpos parentais indiferenciados poderiam ser capazes de gerar condições locais propícias à vida. Hipoteticamente, o aquecimento interno por isótopos radiogênicos poderia derreter o gelo para fornecer água, bem como energia. De fato, alguns meteoritos mostraram sinais de alteração aquosa que podem indicar que esse processo ocorreu. Dado que existe um número tão grande desses corpos encontrados no Sistema Solar, pode-se argumentar que cada um deles fornece um local potencial para o desenvolvimento da vida. Uma colisão ocorrendo no cinturão de asteroides poderia alterar a órbita de um desses locais e, eventualmente, entregá-lo à Terra.
As sementes de plantas podem ser um veículo de transporte alternativo. Algumas plantas produzem sementes que são resistentes às condições do espaço, as quais mostraram permanecer dormentes em frio extremo, vácuo e resistir à radiação UV de comprimento de onda curto. Elas normalmente não são propostas como tendo se originado no espaço, mas em outro planeta. Teoricamente, mesmo que uma planta seja parcialmente danificada durante a sua viagem no espaço, os pedaços ainda poderiam semear a vida em um ambiente estéril. A esterilidade do ambiente é relevante porque não está claro se a nova planta conseguiria superar na competição as formas de vida existentes. Essa ideia é baseada em evidências anteriores que mostram que a reconstrução celular pode ocorrer a partir de citoplasmas liberados de algas danificadas. Além disso, as células vegetais contêm endossimbiontes obrigatórios, que poderiam ser liberados em um novo ambiente.
Embora tanto as sementes de plantas quanto os esporos bacterianos tenham sido propostos como veículos potencialmente viáveis, a sua capacidade de não apenas sobreviver no espaço pelo tempo necessário, mas também de sobreviver à entrada na atmosfera é debatida.
Sondas espaciais podem ser um mecanismo de transporte viável para a polinização cruzada interplanetária dentro do Sistema Solar. As agências espaciais implementaram procedimentos de proteção planetária para reduzir o risco de contaminação planetária, mas microrganismos como o Tersicoccus phoenicis podem ser resistentes aos métodos de limpeza em salas limpas de montagem de espaçonaves.

A panspermia é geralmente subdividida em duas classes: a transferência ocorre entre planetas do mesmo sistema (interplanetária) ou entre sistemas estelares (interestelar). Outras classificações são baseadas em diferentes mecanismos de transporte propostos, como se segue.
Em 1903, Svante Arrhenius propôs a radiopanspermia, a teoria de que formas microscópicas singulares de vida podem ser propagadas no espaço, impulsionadas pela pressão de radiação das estrelas. Esse é o mecanismo pelo qual a luz pode exercer uma força sobre a matéria. Arrhenius argumentou que partículas de um tamanho crítico abaixo de 1,5 μm seriam impulsionadas em alta velocidade pela pressão de radiação de uma estrela. No entanto, como a sua eficácia diminui com o aumento do tamanho da partícula, este mecanismo é válido apenas para partículas muito pequenas, como esporos bacterianos individuais.
A principal crítica à radiopanspermia veio de Iosif Shklovsky e Carl Sagan, que citaram evidências sobre a ação letal da radiação espacial (raios UV e raios X) no cosmos. Se um número suficiente desses microrganismos for ejetado no espaço, alguns poderão chover sobre um planeta num novo sistema estelar após 106 anos vagando pelo espaço interestelar. Haveria taxas de mortalidade enormes dos organismos devido à radiação e às condições geralmente hostis do espaço, mas, mesmo assim, esta teoria é considerada potencialmente viável por alguns.
Os dados recolhidos pelos experimentos orbitais ERA, BIOPAN, EXOSTACK e EXPOSE mostraram que esporos isolados, incluindo os de B. subtilis, morriam rapidamente se fossem expostos a todo o ambiente espacial por meros segundos, mas se fossem protegidos contra os raios UV solares, os esporos eram capazes de sobreviver no espaço por até seis anos, desde que embutidos em argila ou pó de meteorito (meteoritos artificiais). Portanto, os esporos precisariam de ser fortemente protegidos contra a radiação UV: a exposição do DNA desprotegido aos raios UV solares e à radiação ionizante cósmica o quebraria em suas bases constituintes. São necessárias rochas com pelo menos 1 metro de diâmetro para proteger eficazmente microrganismos resistentes, como os esporos bacterianos, contra a radiação cósmica galáctica. Além disso, a simples exposição do DNA ao vácuo ultra-alto do espaço é suficiente para causar danos ao DNA, de modo que o transporte de DNA ou RNA desprotegidos durante voos interplanetários impulsionados unicamente pela pressão da luz é extremamente improvável.
A viabilidade de outros meios de transporte para os esporos protegidos de maior massa rumo ao Sistema Solar exterior — por exemplo, através da captura gravitacional por cometas — é desconhecida. Existem poucas evidências que apoiem totalmente a hipótese da radiopanspermia.
Este mecanismo de transporte surgiu geralmente após o crescimento da ciência planetária com a descoberta de exoplanetas e a repentina disponibilidade de dados. A litopanspermia é a proposta de transferência de organismos dentro de rochas de um planeta para outro através de objetos interplanetários, como cometas ou asteroides; contudo, ela permanece especulativa. Uma variante seria os organismos viajarem entre sistemas estelares em exoplanetas ou exoluas nômades.
Embora não existam evidências concretas de que a litopanspermia tenha ocorrido no Sistema Solar, as várias etapas tornaram-se passíveis de testes experimentais.
A litopanspermia, descrita pelo mecanismo acima, pode ser interplanetária ou interestelar. É possível quantificar modelos de panspermia e tratá-los como teorias matemáticas viáveis. Por exemplo, um estudo recente sobre os planetas do sistema planetário TRAPPIST-1 apresenta um modelo para estimar a probabilidade da panspermia interplanetária, de forma semelhante a estudos no passado realizados sobre a panspermia Terra-Marte. Este estudo revelou que a litopanspermia é 'ordens de grandeza mais provável de ocorrer' no sistema TRAPPIST-1 do que no cenário da Terra para Marte. De acordo com sua análise, o aumento na probabilidade de litopanspermia está ligado a uma maior probabilidade de abiogênese entre os planetas da TRAPPIST-1. De certa forma, essas abordagens modernas tentam manter a panspermia como um fator contribuinte para a abiogênese, em oposição a uma teoria que a contradiz diretamente. Em linha com isto, sugere-se que se fossem detectadas bioassinaturas em dois (ou mais) planetas adjacentes, isso forneceria provas de que a panspermia é um mecanismo potencialmente necessário para a abiogênese. Até o momento, tal descoberta não foi feita.
Formulou-se também a hipótese de a litopanspermia atuar entre sistemas estelares. Uma análise matemática, que estima o número total de objetos rochosos ou gelados que poderiam potencialmente ser capturados por sistemas planetários dentro da Via Láctea, concluiu que a litopanspermia não está necessariamente ligada a um único sistema estelar. Isto exige não apenas que esses objetos possuam vida em primeiro lugar, mas também que ela sobreviva à jornada. Dessa forma, a litopanspermia intragaláctica é fortemente dependente do tempo de sobrevivência dos organismos, bem como da velocidade do veículo transportador. Novamente, não há provas de que tal processo tenha ocorrido ou que possa ocorrer.
A natureza complexa dos requisitos da litopanspermia, aliada a evidências contra a longevidade das bactérias para sobreviverem sob essas condições, torna a litopanspermia uma teoria de difícil sustentação. Dito isto, eventos de impacto ocorreram frequentemente no início do sistema solar e ainda ocorrem hoje, como os que acontecem dentro do cinturão de asteroides.
Proposta pela primeira vez em 1972 pelo ganhador do prêmio Nobel Francis Crick juntamente com Leslie Orgel, a panspermia dirigida é a teoria de que a vida foi deliberadamente trazida para a Terra por um ser inteligente superior de outro planeta. À luz das provas existentes na época de que parece improvável que um organismo tenha sido entregue à Terra por meio de radiopanspermia ou litopanspermia, Crick e Orgel propuseram-na como uma teoria alternativa, embora valha a pena notar que Orgel levava menos a sério tal alegação. Eles reconhecem que as provas científicas são escassas, mas discutem que tipos de provas seriam necessárias para apoiar a teoria. Seguindo a mesma lógica, Thomas Gold sugeriu que a vida na Terra pode ter tido origem acidentalmente em uma pilha de 'lixo cósmico' deixada na Terra há muito tempo por seres extraterrestres. Estas teorias são frequentemente consideradas mais como ficção científica, no entanto, Crick e Orgel usaram o princípio da reversibilidade cósmica para argumentar a favor.
Este princípio baseia-se no fato de que, se a nossa espécie for capaz de infectar um planeta estéril, o que impediria outra sociedade tecnológica de ter feito isso à Terra no passado? Eles concluíram que seria possível infectar outro planeta de modo deliberado num futuro previsível. No que diz respeito às provas, Crick e Orgel argumentaram que, dada a universalidade do código genético, segue-se que uma teoria infecciosa para a vida é viável.
A panspermia dirigida poderia, em teoria, ser demonstrada se se descobrisse que uma mensagem 'assinatura' distinta foi deliberadamente implantada no genoma ou no código genético dos primeiros microrganismos pelo nosso hipotético progenitor, cerca de 4 bilhões de anos atrás. No entanto, não há um mecanismo conhecido que possa evitar que a mutação e a seleção natural apaguem tal mensagem durante longos períodos de tempo.
Em 1972, tanto a abiogênese quanto a panspermia eram vistas como teorias viáveis por diferentes especialistas. Dado isto, Crick e Orgel argumentaram que as evidências experimentais necessárias para validar uma teoria sobre a outra estavam em falta. Dito isto, evidências fortemente a favor da abiogênese sobre a panspermia existem hoje, enquanto que provas a favor da panspermia, especialmente a panspermia dirigida, decididamente estão em falta.
A pseudopanspermia é a hipótese bem fundamentada de que muitas das pequenas moléculas orgânicas usadas para a vida se originaram no espaço e foram distribuídas pelas superfícies planetárias. A vida surgiu então na Terra, e talvez noutros planetas, pelos processos da abiogênese. As evidências para a pseudopanspermia incluem a descoberta de compostos orgânicos tais como açúcares, aminoácidos e nucleobases em meteoritos e noutros corpos extraterrestres, bem como a formação de compostos semelhantes em laboratório sob condições do espaço sideral. Um sistema prebiótico de poliéster tem sido explorado como um exemplo.
Em 14 de maio de 1864, vinte fragmentos de um meteorito caíram na cidade francesa de Orgueil. Um fragmento separado do Meteorito de Orgueil (mantido em uma jarra de vidro selada desde a sua descoberta) revelou em 1965 ter uma cápsula de semente embutida nele, enquanto a camada vítrea original no exterior permanecia intacta. Apesar do grande entusiasmo inicial, descobriu-se que a semente era a de uma planta europeia da família Juncaceae (junco) que havia sido colada no fragmento e camuflada com pó de carvão. A "camada de fusão" externa era, na verdade, cola. Embora o autor dessa fraude seja desconhecido, acredita-se que ele buscava influenciar o debate do século XIX sobre a geração espontânea — em vez da panspermia — ao demonstrar a transformação de matéria inorgânica em biológica.
Em 2017, o telescópio Pan-STARRS no Havaí detectou um objeto avermelhado com flutuações periódicas e significativas no seu albedo, fortemente sugestivo de um objeto esguio e em rotação. A análise de sua órbita forneceu evidências de que se tratava de um objeto interestelar, originário de fora do Sistema Solar, acelerando para longe do Sol com a ausência da liberação visível de gases (outgassing) que geralmente explica a aceleração de asteroides. O astrônomo Avi Loeb argumenta que não há explicações naturais satisfatórias para essa aceleração e propõe que o ʻOumuamua pode ser uma vela solar, o que seria uma evidência parcial da viabilidade da panspermia dirigida. Essa afirmação tem sido considerada improvável por outros autores.
Embora fizessem parte do establishment científico — Hoyle em Cambridge e Wickramasinghe na Universidade do País de Gales — as suas opiniões sobre o assunto estavam longe do mainstream, e a panspermia continua a ser uma teoria marginal
[...] uma palestra no espírito daquelas velhas sessões selvagens da R.A.S., uma palestra com a qual a maioria de vocês nesta audiência provavelmente discordará.