A ASTROBIOLOGIA NO ENSINO DE FÍSICA EM UMA ABORDAGEMCTSA

## A ASTROBIOLOGIA NO ENSINO DE FÍSICA EM UMA ABORDAGEM CTSA

## José Euripedes Bezerra Brito 1 , Marcelo Zanotello 2

1 Universidade Federal do ABC, Santo André, São Paulo - Brasil. E-mail: euripedes.jose@ufabc.edu.br

2 Universidade Federal do ABC, Santo André, São Paulo - Brasil. E-mail: marcelo.zanotello@ufabc.edu.br.

## Resumo

Este trabalho propõe uma reflexão sobre a integração da astrobiologia no ensino de física, destacando sua relevância para uma educação científica que se pretende interdisciplinar e engajadora. A astrobiologia, um campo emergente que investiga a origem, manutenção e distribuição da vida em diferentes ambientes, oferece potencial para conectar conceitos físicos com questões astronômicas, biológicas e químicas. Estudos sobre a habitabilidade de corpos celestes e o efeito estufa em planetas como Vênus e Marte ilustram como princípios físicos, termodinâmicos como radiação e balanço energético podem ser aplicados em contextos astrobiológicos. A abordagem CTSA (Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente), surgida na década de 1960, propõe uma educação científica que relaciona a ciência com suas implicações sociais e ambientais. Integrar a astrobiologia com a abordagem CTSA no ensino de física pode promover uma compreensão crítica dos fenômenos científicos, contextualizando-os em um quadro amplo de questões históricas, éticas e socioeconômicas. Enfatizamos como o estudo de fenômenos como o efeito estufa em outros planetas pode contribuir para a aprendizagem dos alunos, proporcionando uma compreensão dos mecanismos que afetam o clima e a habitabilidade na Terra. A comparação das condições atmosféricas e temperaturas dos planetas Vênus e Marte e sua relação com o efeito estufa, exemplifica como temas astrobiológicos podem ser utilizados para motivar e engajar os estudantes, além de promover uma consciência crítica sobre as mudanças climáticas e a sustentabilidade ambiental. A integração da astrobiologia no currículo de física potencialmente não só amplia a aplicação dos conceitos científicos, mas também prepara os alunos para enfrentar desafios globais, demonstrando a importância de uma educação científica interdisciplinar e contextualizada.

Palavras-chave : Astrobiologia; Ensino de Física; CTSA.

## Introdução

A astrobiologia, enquanto campo interdisciplinar emergente, investiga a origem, manutenção e distribuição da vida em uma ampla gama de ambientes, desde planetas próximos até os confins do universo. Integrando conhecimentos de biologia, química, física e astronomia, a astrobiologia se dedica a entender as condições que possibilitam a existência de vida fora da Terra. Dado seu caráter abrangente e inovador, a astrobiologia se revela uma temática potencialmente interessante para o ensino de ciências, especialmente a física.

Ao integrar a astrobiologia no currículo de física, abre-se uma oportunidade única para conectar conceitos físicos com questões astronômicas e biológicas. A análise de temas como a habitabilidade de corpos celestes e o efeito estufa em planetas como

Disponível em: < https://science.nasa.gov/solar-system/temperatures-across-our-solar-system/>

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

Vênus e Marte permite que os alunos apliquem princípios e conceitos físicos termodinâmicos, tais como radiação, balanço energético, em contextos reais e contemporâneos. Este enfoque pode não apenas ampliar a compreensão dos conceitos, mas também oferecer um contexto significativo ao relacionar a física com questões globais e universais, como as mudanças climáticas e a busca por vida extraterrestre.

Neste trabalho, examinamos como a astrobiologia pode contribuir com o ensino de física ao ser contextualizada através da abordagem CTSA (Ciência-TecnologiaSociedade-Ambiente). A abordagem CTSA relaciona o conhecimento científico com suas implicações sociais e ambientais, proporcionando uma compreensão mais integrada da ciência. Refletimos sobre como temas astrobiológicos podem engajar e motivar os estudantes, promovendo uma compreensão profunda e prática dos conceitos físicos. A análise de fenômenos astronômicos e suas implicações para a física, quando contextualizada na abordagem CTSA, não só evidencia a relevância dos princípios científicos em cenários além da Terra, mas também enriquece a educação ao situar esses conhecimentos dentro de um panorama social e ambiental mais amplo e atual.

## Astrobiologia

A astrobiologia é um campo de conhecimento emergente que ocupa uma posição central em discussões científicas contemporâneas, lidando com questões fundamentais sobre a origem, manutenção e disseminação da vida em diversos ambientes e condições. Blumberg (2003) destaca que este campo não apenas explora as condições necessárias para a vida, mas também investiga os mecanismos pelos quais a vida poderia prosperar e se dispersar em locais que variam amplamente em suas características físicas e químicas. O termo "Astrobiologia" ganhou notoriedade em 1998, quando a NASA expandiu seu antigo programa de exobiologia para incluir estudos da vida tanto na Terra quanto em possíveis formas extraterrestres, fundando o NASA Astrobiology Institute - NAI (RODRIGUES et al., 2012).

Os temas abordados pela astrobiologia são vastos e incluem a habitabilidade de corpos celestes, a busca por bioassinaturas em planetas e luas, a origem e evolução da vida na Terra, e a análise de ambientes extremos onde a vida poderia existir. Além disso, a área se ocupa com o estudo da biosfera primitiva e com a busca por evidências de vida, como fósseis ou indicadores geoquímicos, além da análise de eventos de extinção em massa que moldaram a história da vida no nosso planeta (STALEY, 2003).

Um conceito central na astrobiologia é a habitabilidade, definida como a capacidade de um corpo celeste de sustentar vida, permitindo a sobrevivência, crescimento e reprodução de organismos vivos (COCKELL et al., 2016). Essa capacidade está frequentemente associada à presença de uma Zona Habitável, que é a região em torno de uma estrela onde as condições são favoráveis para a existência de água líquida, essencial para a vida como a conhecemos. A manutenção da água em estado líquido por longos períodos é crucial para permitir o desenvolvimento e evolução da vida (BERNARDES, 2013).

A habitabilidade de um planeta, no entanto, não depende apenas da sua localização em relação à estrela hospedeira, mas também de fatores atmosféricos, que desempenham um papel crucial na regulação da temperatura superficial. A

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capacidade de uma atmosfera reter calor, fenômeno conhecido como efeito estufa, é fundamental para manter condições adequadas à existência de água líquida. Este efeito, amplamente discutido em relação às mudanças climáticas na Terra, destacase também nos estudos astrobiológicos, como no caso de Vênus, onde um efeito estufa descontrolado resulta em temperaturas superficiais extremamente altas, superiores às de Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol (GALANTE et al., 2016).

A existência de água líquida é um pré-requisito crítico para a vida conforme a conhecemos e está ligada a dois fatores: a presença de água em si e o estabelecimento de condições de temperatura adequadas. Embora não possamos afirmar com certeza que toda a vida no universo deve ser baseada em água líquida, a água é amplamente reconhecida por sua versatilidade como solvente, desempenhando um papel central na mediação de interações moleculares essenciais para processos biológicos (BALL, 2013). Além disso, o campo magnético da Terra, gerado pelo movimento de metais líquidos em seu núcleo externo, cria uma magnetosfera que protege o planeta das partículas carregadas e radiações nocivas provenientes do espaço, particularmente do vento solar. Essa proteção é crucial para a manutenção da vida e também evitou a perda da atmosfera terrestre, estabilizando as condições necessárias para a vida (GUNNARSDÓTTIR, 2012; VON EHRENFRIED, 2019).

## Abordagem CTSA

A abordagem CTSA (Ciência-Tecnologia-Sociedade-Ambiente) emerge na década de 1960, impulsionada por movimentos sociais que demandavam maior controle sobre o desenvolvimento e aplicação da ciência e da tecnologia, especialmente devido aos impactos ambientais negativos resultantes de seu uso inadequado (PEREIRA et al., 2023).

Tal abordagem visa conectar o ensino científico à realidade dos estudantes, promovendo uma formação que vai além da simples transmissão de conhecimentos técnicos. O enfoque CTSA é essencial no atual cenário educacional, onde a integração entre ciência, tecnologia e sociedade é vista como um caminho para aumentar a participação social nas decisões sobre o desenvolvimento científico e tecnológico (HAMMEL et al., 2019).

No campo educacional, o movimento CTSA possui uma vertente pedagógica que se consolida e busca contextualizar o ensino científico, relacionando os conteúdos com aspectos históricos, éticos, políticos e socioeconômicos. Este tipo de abordagem, defendido por autores como Aikenhead (2003) e Santos e Mortimer (2002), pode promover uma educação científica crítica e contextualizada, essencial para a

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formação de um cidadão capaz de compreender e atuar sobre a realidade em que vive.

Em termos práticos, Teixeira (2003) sugere como subsídio as seguintes etapas para se promover uma abordagem CTSA em sala de aula:

- 1. Uma ou mais questões de relevância social/ambiental e atuais são introduzidas.
- 2. Tecnologias relacionadas a essas questões são levantadas.
- 3. Os conteúdos científicos associados são trabalhados.
- 4. As tecnologias anteriormente levantadas são agora revisitadas em função dos conteúdos e conceitos científicos estudados.
- 5. As questões sociais/ambientais são retomadas a fim de serem discutidas com base nos conhecimentos científicos a elas relacionados.

Em cada uma dessas etapas, uma diversidade de recursos didáticos e atividades podem ser propostos, em função dos objetivos educacionais e do tempo disponível para o desenvolvimento da temática.

## No Ensino de Física

A astrobiologia, com sua abordagem interdisciplinar e seu potencial para integrar diferentes áreas do conhecimento, emerge como um tema a ser investigado no ensino, especialmente nas ciências naturais, em situações práticas. Sua capacidade de conectar diversas disciplinas pode tornar a aprendizagem mais significativa para os alunos, ao relacionar novos conhecimentos com aqueles já adquiridos em outras áreas (LOPES; SANT'ANA; GANDARA, 2021; MOREIRA, 2011).

O campo da astrobiologia desperta interesse público, em parte devido a questões transcendentais como "O que é vida?" e outras perguntas metafísicas que abordam a origem e o destino da vida no universo. Essas questões, que ressoam tanto no imaginário popular quanto no discurso científico, se devidamente mediadas podem engajar os jovens e até mesmo motivá-los a seguir carreiras nas ciências naturais, ampliando o impacto da educação científica (GALANTE et al., 2016; STALEY, 2003).

A utilização pedagógica de temas astrobiológicos pode ser extremamente rica e diversificada. Um exemplo é o estudo das condições atmosféricas e temperaturas dos planetas Vênus e Marte, que, apesar de suas semelhanças em composição com a Terra, apresentam condições superficiais drasticamente diferentes devido a variações no efeito estufa. Perguntas motivadoras, como "Qual é o planeta mais quente do Sistema Solar?", podem ser utilizadas para desafiar suposições comuns dos alunos e introduzir conceitos científicos de maneira provocativa e envolvente. Enquanto muitos poderiam supor que Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, seria o mais quente, Vênus, na verdade, apresenta as temperaturas mais elevadas devido ao seu efeito estufa descontrolado, ilustrando a importância das características atmosféricas na determinação das condições de superfície (GALANTE et al., 2016).

A comparação entre as atmosferas de Vênus, Marte e Terra não só enriquece o estudo da astrobiologia, mas também oferece uma compreensão mais profunda dos processos que influenciam o clima e a habitabilidade em nosso próprio planeta. Essa análise permite que os estudantes compreendam melhor os mecanismos do efeito estufa e as implicações das mudanças climáticas, temas que são abordados no

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currículo de Física do Ensino Médio, conforme orientações do Currículo Paulista (SEDUC/SP, 2019). Discutir o efeito estufa em planetas vizinhos, como Vênus e Marte, proporciona uma oportunidade única para refletir sobre as possíveis consequências do aquecimento global na Terra, enfatizando a importância de ações preventivas para garantir a sustentabilidade do nosso planeta.

Essa abordagem educacional, que alia o estudo de fenômenos astronômicos com questões ambientais contemporâneas, evidencia o potencial da astrobiologia como temática pedagógica. Ao conectar o que acontece em outros mundos com as mudanças que enfrentamos na Terra, a astrobiologia não só expande a compreensão científica dos alunos, mas também promove uma consciência ambiental crítica, essencial para a formação de futuros cidadãos preparados para enfrentar os desafios globais.

## Considerações finais

A reflexão sobre a aplicação da astrobiologia no ensino de física revela um potencial para enriquecer e diversificar as práticas pedagógicas. A astrobiologia, em sua essência interdisciplinar, oferece uma oportunidade única para integrar conceitos físicos com questões biológicas, químicas, e até filosóficas, dentro de um mesmo quadro educativo. No contexto do ensino de física, essa abordagem pode ser especialmente interessante ao fornecer um contexto relevante e motivador para o estudo de fenômenos físicos fundamentais.

Por exemplo, a análise da habitabilidade de planetas e as discussões sobre o efeito estufa em diferentes corpos celestes como Vênus, Marte e a própria Terra, não só ilustram princípios básicos da termodinâmica e da física atmosférica, como também contextualizam esses conceitos dentro de um cenário mais amplo que inclui a sobrevivência da vida e a sustentabilidade planetária. Esse tipo de abordagem ajuda os alunos a compreenderem que os princípios físicos que aprendem em sala de aula têm aplicações diretas e significativas em questões de grande relevância para a humanidade, como as mudanças climáticas e a busca por vida extraterrestre.

Ao estudar a Zona Habitável e as condições necessárias para a existência de água líquida em planetas, os alunos são levados a aplicar conhecimentos de física, como as leis da radiação, o balanço energético planetário e o efeito estufa, em cenários que vão além do nosso planeta. Essa extrapolação dos conceitos físicos para a astrobiologia pode tornar o aprendizado mais significativo, pois os alunos percebem como a física é fundamental para a compreensão de questões tão complexas e universais.

Em suma, a integração da astrobiologia no ensino de física não apenas enriquece o currículo, mas também oferece uma abordagem inovadora e inspiradora para educar os alunos. Ao conectar conceitos físicos com questões de relevância global e existencial, os educadores podem transformar o estudo da física em uma experiência educacional mais abrangente, significativa e motivadora. Essa abordagem tem o potencial de formar cidadãos críticos e informados, capazes de aplicar seus conhecimentos de física para enfrentar os desafios atuais e futuros que nossa sociedade e nosso planeta enfrentam.

A partir destas reflexões, como proposta de investigação para um trabalho futuro, planejaremos e desenvolveremos uma sequência didática com estudantes do

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ensino médio em uma escola pública, a fim de obtermos dados empíricos que nos permitam analisar, em uma situação prática, as potencialidades e limitações de uma articulação entre uma abordagem CTSA e a inserção de temas da astrobiologia no ensino de física, em conformidade com os conceitos físicos previstos nas prescrições curriculares oficiais e com as premissas consideradas neste trabalho.

## Referências

AIKENHEAD, G. S. STS Education: A Rose by Any Other Name. In: CROSS, R. (Ed.). A Vision for Science Education : Responding to the Work of Peter J. Fensham. Routledge Press, 2003.

BALL, P. The importance of water. In: SMITH, I. W. M.; COCKELL, C. S.; LEACH, S. (Ed.). Astrochemistry and Astrobiology . Heidelberg, Deutschland: Springer, 2013.

BERNARDES, L. Exoplanetas, Extremófilos e Habitabilidade . 2013. 206 f. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.

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COCKELL, C. S. et al. Habitability: A Review. Astrobiology , v. 16, n. 1, 2016.

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LOPES, D. O. V.; SANT'ANA, G. A. M.; GANDARA, L. C. Astrobiologia como um tema motivador interdisciplinar. Anais da XVII Semana da Licenciatura , Instituto Federal de Goiás, Campus Jataí, 2021.

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PEREIRA, J. A. et al. Analisando a abordagem CTSA no ensino de física. Anais IX CONEDU ... Campina Grande: Realize Editora, 2023.

RODRIGUES, F. et al. Astrobiology in Brazil: early history and perspectives. International Journal of Astrobiology , v. 11, n. 4, p. 189-202, 2012.

SANTOS, W. L. P; MORTIMER, E. F. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem C-T-S (Ciência - Tecnologia - Sociedade) no contexto da educação brasileira. ENSAIO. Pesquisa em Educação em Ciências , Belo Horizonte, v. 02, n. 02, p. 133-162, dezembro de 2002.

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