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Desafiando as leis da Física, partículas de poeira gigantes viajaram do Saara até às Caraíbas

CIÊNCIA

Luca Galuzzi – http://www.galuzzi.it / wikimedia

A deslocação entre continentes das partículas de poeira do deserto do Saara é comum, mas, neste caso, as partículas eram quase 50 vezes maiores do que se acreditava poder ser transportado pelo vento.

No último verão, os carros cobriram-se com poeira castanha, oriunda do Norte de África. A deslocação entre continentes das partículas de poeira do deserto do Saara é comum, mas não só foram detectadas a uma distância recorde de 3.500 quilómetros, como ainda são 50 vezes maiores do que os cientistas julgavam ser possível.

“Estas partículas de pó são levantadas do deserto do Saara e transportadas entre continentes e a maioria das pessoas conhece-as das situações em que acabam por cobrir os carros ou quando provocam aqueles sinistros céus cor de laranja“, afirma Giles Harrison, professor de Física Atmosférica da Universidade de Reading, em Inglaterra, co-autor do estudo publicado no Science Advances a 12 de Dezembro.

Porém, “as ideias existentes não permitem que partículas tão massivas viagem distâncias tão vastas pela atmosfera, o que sugere que há um processo atmosférico ou uma combinação de processos ainda desconhecidos que as mantém no ar.”

A equipa de investigadores recolheu partículas de poeira em bóias e armadilhas subaquáticas de sedimentos em cinco locais no Oceano Atlântico, entre 2013 e 2016. Se a convicção científica era de que partículas a esta distância poderiam ter entre 0,01 a 0,02 milímetros de diâmetro, as que foram localizadas nas Caraíbas tinham 0,45 milímetros.

“O facto de partículas maiores de poeira se manterem a flutuar na atmosfera durante muito tempo é considerado um conflito com as leis da física e da gravidade“, considera Michele van der Does, outro autor do estudo.

O papel destas partículas, sobretudo na formação de nuvens e no ciclo de carbono dos oceanos não tem tido destaque nos modelos usados para explicar e prever as alterações climáticas porque se pensava que não tinham capacidade para persistir na atmosfera.

“Esta evidência de poeira e cinzas em movimento é significativa porque estas partículas influenciam a transferência de radiação ao redor da Terra e os ciclos de carbono nos oceanos”, diz Harrison.

À medida que dispersam e absorvem a radiação solar que chega, estas partículas têm o poder de realmente alterar as nuvens, influenciando o clima do planeta. A poeira pode até ter um impacto indirecto no desenvolvimento de ciclones tropicais.

Os investigadores ainda não encontraram uma explicação para o fenómeno, mas acreditam que pode ter a ver com a carga das partículas e as forças eléctricas associadas.

ZAP // Science Alert

Por ZAP
22 Dezembro, 2018

 

Buracos negros podem ser “janelas para o futuro”

M. Kornmesser / ESO

A matéria que cai no buraco negro pode não desaparecer sem deixar rasto, mas sim ser transportada para o futuro distante do Universo.

“A maior parte dos cientistas acredita que os buracos negros se tornarão janelas para o mundo da física além dos limites das teorias de Einstein. Apesar disso, ainda não sabemos o que está dentro deles e se é possível descrevê-lo num princípio”, escreveram os físicos no artigo publicado na revista Physical Review Letters a 10 de Dezembro.

A teoria da relatividade prognostica que, no Universo, podem existir as assim chamadas singularidades — pontos que têm densidade infinitamente alta e qualquer massa. Um caso particular de singularidade são os bem conhecidos buracos negros.

Tais objectos, em conformidade com o princípio da “censura cósmica” de Roger Penrose e Stephen Hawking, não poderão ser vistos, pois serão separados do resto do Universo pelo horizonte de eventos ou ponto de não-retorno. A singularidade está dentro da esfera imaginária de que nem a luz pode sair por causa da gravidade fortíssima do buraco negro.

Este princípio é importante na física, porque a descoberta da “singularidade nua”, mesmo sob forma teórica, significaria que a ciência física actual está incorrecta.

Há relativamente pouco tempo, os cientistas descobriram que os buracos negros devem ser obrigatoriamente uma singularidade. No ponto onde deve estar a singularidade pode haver um objecto extremamente denso, não isolado do Universo, mas invisível – um túnel que junta dois espaços diferentes.

Essa ideia incita grandes disputas entre os cientistas, já que não há provas da sua existência. A ausência de uma única teoria da gravidade quântica impede a verificação.

Javier Olmedo, da Universidade da Pensilvânia, EUA, e os seus colegas propuseram mais uma explicação interessante do que pode estar a acontecer dentro de um buraco negro.

Usando uma teoria incomum que descreve o comportamento da matéria ao nível dos quanta – gravidade quântica em loop (LQG) – os cientistas tentaram avaliar a estrutura dos buracos negros e descobriram que a parte central não estaria nem no presente nem no passado, em comparação com o resto do Universo, mas num futuro remoto. Além disso, por dentro, a estrutura parecia um outro objecto exótico — um “buraco branco”.

Os buracos brancos são considerados objectos contrários aos buracos negros clássicos. Não devoram a matéria, mas expelem-na. É impossível penetrar dentro deles, mesmo com movimentos à velocidade da luz.

Segundo os cálculos de Olmedo, os buracos brancos devem representar túneis quânticos que juntam os centros dos buracos negros no passado distante do Universo com o seu futuro. Assim, a matéria que se encontra no buraco negro e atravessa o horizonte de eventos ver-se-á no futuro quase imediatamente graças ao retardamento do tempo.

Os vestígios desse processo podem ser os relâmpagos de ondas de rádio misteriosos descobertos há dez anos, bem como os raios cósmicos de energias extremamente altas que ainda não foram explicados, opinou o cientista Carlo Rovelli.

Segundo os investigadores, isto resolveria o paradoxo de Hawking que fala sobre a perda irrecuperável da informação, segundo o qual os buracos negros podem desaparecer.

ZAP // Sputnik

Por ZAP
21 Dezembro, 2018

 

Depois de 197 dias no espaço, três astronautas regressaram à Terra

(dr) Roscosmos

Três astronautas regressaram à Terra, aterrando no Cazaquistão, esta quinta-feira, depois de mais de seis meses a bordo da Estação Espacial Internacional.

“A aterragem já ocorreu. A tripulação do Soyuz MS-09 voltou em segurança para a Terra”, escreveu a Roscosmos, Agência Espacial Federal Russa, na rede social Twitter.

A astronauta da NASA Serena Aunon-Chancellor e dois astronautas da Agência Espacial Europeia, o russo Sergey Prokopyev e o alemão Alexander Gerst, aterraram às 11h02 (5h02 em Lisboa), um minuto antes do previsto, no Cazaquistão. O trio passou 197 dias no espaço.

Equipas de recuperação russas e pessoal médico, juntamente com as equipas de apoio norte-americanas e da Agência Espacial Europeia, rapidamente correram para a nave para ajudar os tripulantes.

A missão foi a 56ª expedição à Estação Espacial Internacional, que começou em 1 de Junho de 2018 com a descida da Soyuz MS-07. Andrew Feustel, Oleg Artemyev, e Richard Arnold foram transferidos da Expedição 44, com Andrew Feustel a assumir o papel de Comandante. Alexander Gerst, Serena M. Auñón-Chancellor e Sergey Prokopyev foram lançados a bordo da Soyuz MS-09 a 6 de Junho de 2018.

A nave teve alguns problemas durante a estadia no espaço. Em Agosto, os sensores a bordo da estação detectaram uma ligeira queda na pressão de ar do laboratório, de acordo com o CBS News.

De início, não foi considerado grave o suficiente para acordar a tripulação, mas na manhã seguinte os astronautas encontraram o problema – um buraco de dois milímetros no módulo orbital. O buraco foi inicialmente reparado com fita, seguido por um reparo permanente com gaze e epóxi.

Esta foi a primeira missão espacial de Prokopyev e de Aunon-Chancellor, mas, para Alexander Gerst, que já esteve no espaço em 2014, a missão aumentou o seu total para 362 dias de tempo acumulado.

ZAP //

Por ZAP
20 Dezembro, 2018

 

Há uma gigantesca fonte de CO2 por toda a parte (responsável por 8% das emissões globais)

CIÊNCIA

(CC0/PD) skeeze / Pixabay

O cimento é o material feito pelo Homem mais usado que existe. O seu processo de produção é encarado como uma gigantesca fonte de dióxido de carbono (CO2).

De acordo com o instituto de pesquisa britânico Chatham House, o cimento é fonte de aproximadamente 8% das emissões mundiais de dióxido de carbono (CO2). Se esta indústria fosse um país, seria o terceiro maior emissor desse gás do mundo, atrás da China e dos Estados Unidos.

A BBC faz ainda outra comparação: as emissões do cimento superam as do combustível de aviação (2,5%) e não ficam muito atrás das geradas pelo agro-negócio global (12%), por exemplo.

Com emissões nesta produção, o cimento esteve em cima da mesa durante a conferência da ONU sobre as mudanças climáticas – a COP24. Durante o evento, representantes do sector debateram algumas formas de atender aos requisitos do Acordo de Paris, um compromisso mundial para reduzir a emissão de gases na atmosfera.

Desta forma, para que o acordo seja cumprido, as emissões anuais de cimento deverão ser reduzidas em, pelo menos, 16% até 2030. Mas esta não é uma tarefa fácil.

A produção de cimento envolve a extracção e o esmagamento de matérias-primas, principalmente calcário e argila, que são trituradas e misturadas com outros materiais – como minério de ferro ou cinzas – e, na etapa seguinte do processo, introduzidas em grandes fornos cilíndricos e aquecidas a cerca de 1.450°C.

O processo de calcinação – como é conhecida a reacção química da decomposição térmica usada para transformar calcário em cal virgem – divide o material em óxido de cálcio e dióxido de carbono. Este processo dá origem a uma nova substância, chamada clínquer. Trata-se não só do principal componente do cimento, mas do material cuja produção emite a maior quantidade de CO2 nesta indústria.

No formato de pequenos grãos com uma tonalidade acinzentada, o clínquer é arrefecido, moído e misturado com gesso e calcário. Em seguida, está pronto para ser transportado para os fabricantes.

Em 2016, a produção mundial de cimento gerou cerca de 2,2 mil milhões de toneladas de CO2o equivalente a 8% do total mundial. Mais da metade teve origem no processo de calcinação. Juntamente com a combustão térmica, 90% das emissões deste sector poderiam ser atribuídas à produção de clínquer.

Apesar disso, é de notar que este sector fez progressos: melhorias na eficiência energética nas fábricas, nomeadamente na queima de materiais residuais em vez de combustíveis fósseis. Este avanço levou a uma redução de 18% nas emissões médias de CO2 por tonelada de produto nas últimas décadas, adianta a Chatham House.

Ainda assim, são precisos esforços adicionais, já que a substituição de combustíveis fósseis por fontes alternativas e captura e armazenamento do carbono não são suficientes. A indústria precisa de desenvolver esforços para produzir novos tipos de cimento, argumentam os especialistas.

Cimentos de baixo carbono poderiam eliminar completamente a necessidade de clínquer. A empresa BioMason, na Carolina do norte, é uma das mais concentradas nos cimentos alternativos.

A BioManson usa bilhões de bactérias para cultivar tijolos de “bio-concreto”, uma técnica que envolve colocar areia em moldes e injectar nela microrganismos, desencadeando um processo muito semelhante ao que cria o coral. O processo acontece à temperatura ambiente, sem a necessidade de combustíveis fósseis ou calcinação – duas das principais fontes de emissão de CO2 da indústria cimenteira.

Muitos especialistas acreditam que os “cimentos verdes” e tecnologias como a da BioManson podem oferecer uma solução eficaz para a problemática das emissões do sector.

LM, ZAP // BBC

Por LM
21 Dezembro, 2018

 

Astrónomos descobrem “relíquia cósmica” do Big Bang

(dr) Colaboração TNG
Simulação computorizada de galáxias (laranja) e gás (azul) no Universo

Uma equipa de astrónomos descobriu um raro fóssil cósmico ao identificar uma nuvem de gás que ficou órfã logo após o Big Bang através do telescópio óptico do Observatório W. M. Keck, localizado na cidade havaiana de Maunakea.

A investigação, publicada na passada semana na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society foi levada a cabo por uma equipa de cientistas da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália e oferece novas pistas sobre a formação das primeiras galáxias do Universo.

Para qualquer que olhemos, o gás do Universo é contaminado pelo desperdício de elementos pesados oriundos da explosão de estrelas. Mas esta nuvem em particular parece pura, não contaminada por estrelas, mesmo depois de 1,5 milhões anos após o Big Bang”, explicou o investigador Fred Robert citado em comunicado.

Tal como mostra a imagem simulada acima apresentada sobre as galáxias e o gás existente no Universo, dentro dos filamentos de gás (representados na imagem a azul), que conectam as galáxias (representadas a laranja), há espaço raros de gás puro. Estes “bolsos” inalterados são vestígios dos Big Bang que, de alguma forma, ficaram órfãos das explosivas e poluentes mortes estelares, representadas na imagem como ondas circulares de choque à volta de alguns pontos laranja.

Robert, estudante de doutoramento, liderou a investigação, contando com a colaboração do professor Michael Murphy, também da Universidade de de Tecnologia de Swinburne.

Para a descoberta deste fóssil galáctico, Robert e a sua equipa recorreram a dois instrumentos do Observatório, o Echrette Spectrograph and Imager (ESI) e o Echelle Spectrometer (HIRES) de alta resolução, de forma a conseguir observar o espectro de um quasar atrás da nuvem de gás.

O quasar, que emite uma luz brilhante de material ao cair num buraco negro super-massivo, fornece uma fonte de luz contra a qual as sombras espectrais do hidrogénio podem ser vistas na nuvem de gás.

“Direccionamos a nossa pesquisa para os quasares onde investigadores anteriores só tinham encontrado sombras de hidrogénio e não de elementos pesados em espectros de menor qualidade”, sustentou Robert. E foi a partir destes quasares que permitiram à equipa “descobrir rapidamente um fóssil tão raro recorrendo ao tempo precioso dos dois telescópios ‘gémeos’ do Observatório Keck”.

Até então, só foram descobertas duas outras nuvens fósseis, ambas descobertas em 2011 pela professora Michele Fumagalli da Universidade de Durham, no Reino Unido, por John O’Meara, antigo professor do College of St. Michael, nos EUA, que agora ocupada o cargo de cientista-chefe do Observatório Keck, e pelo professor J. Xavier Prochaska, da Universidade da Califórnia, na cidade norte-americana de Santa Cruz. Fumagalli e O’Meara são também co-autores da nova pesquisa sobre a terceira nuvem fóssil.

“Os dois primeiros [fósseis] foram descobertas fortuitas, pensamos que fossem a ponta do icebergue, mas ninguém descobriu algo semelhante – são claramente muito difíceis de observar. É fantástico finalmente descobrir um sistematicamente”, considerou.

“Agora é possível fazer um levantamento destas relíquias fósseis do Big Bang. [A descoberta] irá dizer-nos exactamente quão raros são, ajudando-nos a perceber por que motivo algumas nuvens de gás formam estrelas e galáxias e outras não”, rematou.

SA, ZAP //

Por SA
21 Dezembro, 2018

 

NASA quer enviar “toupeira nuclear” para procurar vida extraterrestre na lua de Júpiter

JPL-Caltech / NASA
A superfície brilhante de Europa, lua de Júpiter

A NASA quer criar uma máquina de perfuração com um reactor nuclear para procurar indícios de vida extraterrestre no oceano sub-glacial de Europa, a misteriosa lua de Júpiter.

Europa, um dos quatro maiores satélites de Júpiter, é um mundo oceânico cujas águas estão escondidas sob uma camada de gelo de vários quilómetros. Os cientistas acreditam que o oceano de Europa seja um dos possíveis refúgios de vida extraterrestre.

Os astrónomos descobriram que este oceano troca gases e minerais com o gelo da superfície do satélite, onde há substâncias necessárias para a existência de micróbios.

Estas descobertas forçaram o Congresso dos EUA a expandir significativamente o possível escopo da próxima missão da NASA — a estação interplanetária Europa Clipper. Há dois anos, os parlamentares ofereceram-se para enviar não um, mas dois veículos para Europa, um dos quais submergirá e procurará indícios de vida directamente nas águas do satélite de Júpiter.

Alexander Pawlusik / NASA
Concepção artística da “toupeira nuclear”

“Não sabemos a espessura exacta da camada de gelo de Europa – estima-se que seja de dois a 30 quilómetros, e é um grande obstáculo para qualquer veículo”, explicou Andrew Dombard, investigador da Universidade de Illinois.

Dombard e os colegas estão a pensar na possibilidade de criar um aparelho leve e resistente que possa perfurar o gelo e atingir a borda superior do oceano de Europa. A proposta foi apresentada a 14 de Dezembro na reunião anual da American Geophysical Union.

Conforme os cálculos dos cientistas, esta instalação pode ser criada apenas se for equipada com um reactor nuclear ou uma fonte clássica de radio-isótopo de calor e energia semelhante à do rover Curiosity e da sonda New Horizons.

O calor gerado pelo reactor pode ser usado para acelerar a perfuração e recolher amostras de água oceânica de Europa. De acordo com Dombard, o dispositivo perfurará um túnel com 15 quilómetros e fará “excursões” nas águas da lua de Júpiter para procurar potenciais camadas e mantas de micróbios.

Mas há dois problemas apontados por geólogos: o alto nível de radiação de Europa, que está na fronteira entre o “escudo magnético” de Júpiter e do espaço exterior, e as dificuldades do funcionamento do sistema de comunicação.

Para comunicar com a Terra, a “toupeira nuclear” instalará um transmissor de rádio na superfície de Europa através de conexões com o uso de fibra óptica e diversos repetidores de sinal. Esta abordagem vai permitir que o módulo de pouso não apenas faça um mergulho directo na superfície oceânica, mas também escave vários túneis laterais.

Para já, esta é ainda uma hipótese teórica, mas a NASA considera que esta missão poderá ser enviada para Júpiter cerca de um ano após o lançamento da missão intergaláctica Europa Clipper, que acontecerá aproximadamente em 2023.

As autoridades dos EUA ainda não aprovaram a versão final do projecto, mas já alocaram fundos substanciais para o seu desenvolvimento – 172 milhões de euros.

ZAP // Live Science

Por ZAP
20 Dezembro, 2018

 

Disco fragmentado dá à luz sistema binário “estranho”

Impressão de artista do disco de poeira e gás em redor da protoestrela gigante MM 1a, e a sua companheira MM 1b se forma nas regiões mais exteriores.
Crédito: J. D. Ilee/Universidade de Leeds

Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), astrónomos descobriram que duas jovens estrelas que se formam a partir do mesmo disco protoplanetário podem ser gémeas – no sentido de que vieram da mesma nuvem parental de material de formação estelar. No entanto, além disso, têm muito pouco em comum.

A principal estrela central deste sistema, localizada a aproximadamente 11.000 anos-luz da Terra, é verdadeiramente colossal – 40 vezes mais massiva que o Sol. A outra estrela, que o ALMA descobriu recentemente logo depois do disco da estrela central, é relativamente insignificante, com apenas 1/80 dessa massa.

A sua diferença marcante no que respeita ao tamanho sugere que se formaram por dois caminhos muito diferentes. A estrela mais massiva tomou um percurso mais tradicional, colapsando sob a gravidade de um “núcleo” denso de gás. A mais pequena provavelmente seguiu a estrada menos percorrida – pelo menos, no que toca às estrelas – acumulando massa de uma parte do disco que se “fragmentou” enquanto amadurecia, um processo que pode ter mais em comum com o nascimento de planetas gigantes gasosos.

“Os astrónomos sabem há muito tempo que a maioria das estrelas massivas orbitam uma ou mais estrelas como parceiras num sistema compacto, mas o modo como aí chegaram tem sido um tópico de conjectura,” afirma Crystal Brogan, astrónoma do NRAO (National Radio Astronomy Observatory) em Charlottesville, no estado norte-americano de Virgínia, co-autora do estudo. “Com o ALMA, temos agora evidências de que o disco de gás e poeira que engloba e alimenta uma estrela massiva em crescimento também produz fragmentos em estágios iniciais que podem formar uma estrela secundária.”

O objecto principal, conhecido como MM 1a, é uma estrela massiva jovem previamente identificada, rodeada por um disco giratório de gás e poeira. A sua ténue companheira interestelar, MM 1b, foi detectada recentemente pelo ALMA logo após o disco protoplanetário de MM 1a. A equipa pensa que este é um dos primeiros exemplos de um disco fragmentado a ser detectado em torno de uma estrela jovem e grande.

“Esta observação do ALMA abre novas questões, como ‘Será que a estrela secundária também tem um disco?’ e ‘Com que velocidade a estrela secundária pode crescer?’ Um aspecto surpreendente sobre o ALMA é que ainda não usámos todas as suas capacidades nesta área, o que um dia nos permitirá responder a estas novas perguntas,” comenta o co-autor Todd Hunter, que também pertence ao NRAO em Charlottesville.

As estrelas formam-se no interior de grandes nuvens de gás e poeira no espaço interestelar. Quando estas nuvens colapsam sob a gravidade, começam a girar mais depressa, formando um disco em seu redor.

“Em estrelas de baixa massa como o nosso Sol, é nestes discos que os planetas se podem formar,” comenta John Ilee, astrónomo da Universidade de Leeds, Inglaterra, autor principal do estudo. “Neste caso, a estrela e o disco que observámos são tão massivos que, em vez de testemunharmos um planeta em formação, estamos vendo o nascimento de outra estrela.”

Ao observar a luz em comprimentos de onda milimétricos, naturalmente emitida pela poeira, e as mudanças subtis na frequência de luz emitida pelo gás, os investigadores foram capazes de calcular a massa de MM 1a e MM 1b.

O artigo científico foi publicado a semana passada na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

“Muitas estrelas massivas mais antigas são descobertas com companheiras próximas,” acrescentou Ilee. “Mas as estrelas binárias têm frequentemente massas idênticas, de modo que se formam provavelmente como irmãs. Encontrar um sistema binário jovem com um rácio de massa de 80 para 1 é muito invulgar e sugere um processo de formação totalmente diferente para ambos os objectos.”

O processo de formação favorecido para MM 1b ocorre nas regiões externas de discos frios e massivos. Estes discos “gravitacionalmente instáveis” são incapazes de fazer face à força da sua própria gravidade, colapsando num – ou mais – fragmentos.

Os cientistas realçam que a recém-descoberta estrela MM 1b também pode estar cercada pelo seu próprio disco circunstelar, que pode ter o potencial de formar os seus próprios planetas – mas terá que o fazer depressa. “As estrelas massivas como MM 1a só vivem cerca de um milhão de anos antes de explodirem como poderosas super-novas, de modo que enquanto MM 1b tem o potencial de formar, no futuro, o seu próprio sistema planetário, não sobreviverá por muito tempo.” conclui Ilee.

Astronomia On-line
18 de Dezembro de 2018