O “Mar do Lixo” no Oceano Pacífico

A primeira expedição científica ao que é chamado de “Grande Mancha de Lixo do Oceano Pacífico” – realizada pela Instituição de Oceanografia Scripps, com o navio de pesquisas New Horizon –  acaba de retornar a seu porto. San Diego, Califórnia. Como já se esperava, a coisa está feia… O press-release da Fundação Nacional de Ciências dos EUA diz o seguinte:

Cientistas descobrem a “Grande Mancha de Lixo do Oceano Pacífico”

Resíduos de plásticos flutuantes são descobertos a 1.000 milhas da costa

Photo of a large net tangled with plastic in the garbage patch.

Os pesquisadores da SEAPLEX acharam essa grande rede emaranhada com plástico na “mancha de lixo”.
Crédito e imagem ampliada

27 de agosto de 2009

Os cientistas acabam de completar uma viagem sem precedentes à enorme e inexplorada “Grande Mancha de Lixo do Oceano Pacífico”. A Expedição Ambiental quanto à Acumulação de Plástico da Scripps (Scripps Environmental Accumulation of Plastic Expedition = SEAPLEX), os pesquisadores tiveram uma primeira visão detalhada dos detritos plásticos que flutuam nessa remota região do oceano.

Não era nada bonito.

O navio de pesquisa da Scripps New Horizon
partiu do porto de San Diego em 2 de agosto de 2009 e foi até o Giro Pacífico Norte, a umas 1.000 milhas marítimas da costa da Califórnia’s, retornando em 21 de agosto de 2009.

Os cientistas estudaram a abundância e a distribuição dos plásticos, colhendo amostras para análises em laboratório e avaliação do impacto dos detritos sobre a vida marinha. Antes desta pesquisa, pouco se sabia acerca do tamanho da “mancha de lixo” e das ameaças que ela oferece para a vida marinha e o ambiente biológico do Giro. A expedição contou com uma equipe de alunos de pós-graduação da Instituição Scripps de Oceanografia (SIO, na sigla em inglês) e o apoio financeiro da Universidade da Califórnia, Fundação Nacional de Ciências e do Projeto Kaisei .

Photo of plastic bottles, many with an assortment of inhabitants.

Os cientistas coletaram milhares de garrafas de plástico, muitas delas com vários habitantes.
Crédito e imagem ampliada

Após uma travessia de seis dias, os pesquisadores chegaram ao primeiro ponto de coleta intensiva de amostras, em 9 de agosto. A partir daí, as equipes de coleta passaram a funcionar 24 horas por dia, usando várias redes de arrasto para colher detritos em diferentes profundidades. Miriam Goldstein do SIO, cientista-chefe da expedição, disse:

— Nós nos concentramos nas áreas que continham mais plásticos, de forma a podermos começar a entender a extensão do problema. Também estudamos tudo, do fitoplâncton, passando pelo zooplâncton, até os pequenos peixes de alto mar.

Os cientistas descobriram que, em muitas áreas do Giro, novelos de plástico eram abundantes e facilmente visíveis em contraste com as águas azuis do oceano. Entre os itens recolhidos, estavam garrafas de plástico com uma variedade de habitantes biológicos. Os cientistas também coletaram águas-vivas conhecidas como by-the-wind sailors (Velella velella) [Nota do tradutor: não consegui encontrar um nome em português para esse tipo de cnidário. A tradução literal é algo como “navegador-ao-sabor-dos-ventos”]. Em 11 de agosto, os pesquisadores encontraram uma grande rede, toda emaranhada com plásticos e vários organismos marinhos. Eles também recolheram várias garrafas de plástico cobertas de animais oceânicos, inclusive grandes cracas.

Photo of plastic that floated at the surface and carried a crab, algae and flying fish eggs.

Um pedaço de plástico que flutuava na superfície, levava um caranguejo, algas e massas de ovas de peixe-voador.
Crédito e imagem ampliada

No dia seguinte, Pete Davison, um estudante de pós-graduação da SIO que estuda peixes de alto mar,
coletou várias espécies no Giro, inclusive o olho-de-pérola (“pearleye” = Benthalbella dentata), um peixe predador com olhos voltados para cima, de forma a ver as presas que nadam acima, e o peixe-lanterna (“lanternfish =Tarletonbeania crenularis), que migra desde 700 metros de profundidade até a superfície do oceano todos os dias.

Ao final da expedição, os cientistas ficaram espantados com a quantidade de lixo no Giro. Goldstein se pergunta como tanto lixo pode se acumular em um local remoto do oceano a 1.000 milhas de terra.


O blog com o relato dia a dia da expedição é aqui.

Não encontramos coisa alguma! Bom… Isso já é uma descoberta!

Três press-releases no EurekAlert hoje trombeteiam mais ou menos isso sobre as pesquisas referentes ao suposto Fundo Cósmico Gravitacional.

A Universidade da Flórida diz: Observatório de Ondas Gravitacionais busca os ecos do nascimento do Universo. O Instituto de Tecnologia da Califórnia, sobre um tom: LIGO busca os ecos gravitacionais do nascimento do Universo. E a Penn State escancara: Grande avanço na compreensão do nascimento e do início da infância do Universo. Esse terceiro é acompanhado de figuras, portanto, foi o escolhido para ser traduzido (o texto é mais ou menos o mesmo, diferindo apenas na listagem dos cientistas envolvidos: cada universidade “puxa a brasa para a sardinha” dos seus…). Lá vai:


IMAGEM:
 
Vista aérea das instalações do LIGO em Livingston, Louisiana.

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Um significativo progresso para nossa compreensão da evolução inicial do universo foi obtida por uma equipe de cientistas associada com a Colaboração Científica LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser) e a Colaboração Virgo. Os resultados da equipe serão publicados na edição de 20 de agosto de 2009 da Nature.

Os cientistas que estudam as ondas
gravitacionais, inclusive Lee Samuel Finn,
professor de física e astronomia e astrofísica na Penn State e Benjamin
Owen, professor de física da Penn State, estabeleceram novos limites para os detalhes de como o universo se parecia em seus primeiros momentos. A análise dos dados obridos pela equipe, colhidos durante um período de dois anos entre 2005 e 2007, estabeleceu os limites mais restringentes até agora obtidos quanto a quantidade de ondas gravitacionais que podem ser oriundas do Big Bang.

Finn que é membro da Colaboração Científica LIGO desde sua criação, declara:

— Nossos resultados são um importante passo para a detecção das ondas gravitacionais primordiais – enrugamentos na tessitura do espaço-tempo – que foram criadas quando o universo se expandiu em seus momentos iniciais. Este tipo de informação deve fornecer pistas importantes para a compreensão sobre como a estrutura do universo evoluiu. Por exemplo: por que nosso universo se aglomerou em galáxias? Essa informação também poderia nos dizer algo acerca de algumas das fantásticas proposições sobre como nosso universo veio a acontecer, se são plausíveis ou não.


IMAGEM:

Outra imagem aérea das instalações do LIGO em Hanford, Washington.

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Acredita-se que o Big Bang criou uma enxurrada de ondas gravitacionais que ainda preenchem o universo e portam informações sobre o mesmo nos instantes imediatamente subsequentes ao Big
Bang. Essas ondas seriam observadas na forma de um “fundo estocástico”, análogo a uma superposição de várias ondas de diferentes tamanhos e direções na superfície de um lago. A amplitude desse fundo é diretamente relacionado com os parâmetros que governam o comportamento do universo durante o primeiro minuto após o Big Bang.

De acordo com Finn:

— O espaço-tempo é o palco vivo onde o drama do universo se desenrola. As ondas gravitacionais primordiais são as dobras, rugas e amassões no espaço-tempo que se estabeleceram quando o universo se expandiu, desde o início até o presente. As observações que relatamos nesse artigo são as observações mais estreitas do arcabouço do universo vivo em ação.

A pesquisa também restringe os modelos de cordas cósmicas, objetos que, segundo a proposição, sobraram do começo do universo e foram subsequentemente esticadas a enormes comprimentos pela expansão do universo. As cordas, dizem alguns cosmologistas, podem formar laços (loops) que produzem ondas gravitacionais quando oscilam, decaem e, eventualmente, desaparecem.

As ondas gravitacionais portam com elas informação acerca de suas violentas origens e sobre a natureza da gravidade que não podem ser obtidas pelas ferramentas convencionais da astronomia. A existência das ondas foi prevista por Albert
Einstein em 1916 em sua teoria da relatividade geral. Indícios da existência dessas ondas foram relatados pela primeira vez na Nature
por J.H Taylor, L.A Fowler e P.M. McCulloch em 1979. O LIGO tem estado ativamente à procura das ondas desde 2002 e o interferômetro
Virgo se juntou à busca em 2007.

Os autores do artigo relatam que o fundo estocástico de ondas gravitacionais ainda não foi descoberto. Mas a própria não-descoberta, descrita no artigo da Nature,  por si só é um dado de conhecimento sobre a história do início do universo.

A análise foi feita sobre os dados coletados pelos interferômetros do LIGO, um detector de 2 km e outro de 4 km em Hanford, Washington, e um instrumento de 4 km em
Livingston, Louisiana. Cada um dos interferômetros em forma de L usa um laser, dividido em dois feixes, que vai e volta através dos longos braços do interferômetro. Os dois feixes são usados para monitorar a diferença entre os comprimentos dos braços do interferômetro. De acordo com a teoria da relatividade geral, um dos braços do interferômetro seria ligeiramente esticado, enquanto o outro seria ligeiramente comprimido, quando da passagem de uma onda gravitacional. O interferômetro é construído de forma a poder detectar uma mudança menor do que um milésimo do diâmetro de um núcleo atômico no comprimento comparado dos braços.

David
Reitze, professor de física da Universidade da Flórida e porta-voz da Colaboração Científica LIGO, declara:

— Ondas gravitacionais são a única maneira de sondar diretamente o universo no momento de seu nascimento – elas são absolutamente sem ingual nesse ponto. Nós simplesmente não podemos obter essas informações de nenhuma outra prática astronômica. Isto é o que torna este resultado em particular e a astronomia de ondas gravitacionais em geral, algo tão empolgante.

De acordo com Francesco Fidecaro,
professor de física da Universidade de Pisa e do Istituto
Nazionale di Fisica Nucleare, e porta-voz da Colaboração Virgo:

— Os cientistas das Colaborações LIGO e Virgo juntaram seus esforços para fazer o melhor uso de seus instrumentos. A combinação de dados simultâneos dos interferômetros LIGO e Virgo fornece informações sobre fontes de ondas gravitacionais não acessíveis por outros meios. É algo bastante sugestivo que o primeiro resultado dessa aliança faça uso do fato dessas ondas gravitacionais serem capazes de sondar o universo muito jovem. Isso promete muito para o futuro.

Maria Alessandra
Papa, cientista senior no Instituto Max Planck para Física Gravitacional e chefe do esforço de análise de dados de todo o projeto, acrescenta:

— Centenas de cientistas trabalharam muito duro para produzir resultados fundamentais como este: os cientistas que projetam, montam e operam os detectores, as equipes que preparam os dados para as pesquisas astrofísicas e os analistas de dados que desnvolvem e implementam técnicas bem sensíveis para procurar por esses sinais muito fracos e elusivos nos dados.

O próximo marco para o LIGO é o Projeto Avançado
LIGO, previsto para entrar em funcionamento em 2014.  O LIGO Avançado vai incorporar melhoramentos nos projetos e nas tecnologias desenvolvidos pela Colaboração Científica LIGO. Ele tem o apoio da Fundação Nacional de Ciências dos EUA. do Conselho de Instalações Científicas e Tecnológicas do Reino Unido e da Sociedade Max Planck da Alemanha.


Eu não costumo comentar as matérias que traduzo, mas vou abrir uma exceção…

Afinal, que dados tão preciosos e merecedores de tantas fanfarras são esses?… De tudo que eu li, eu tiro que os cientistas descobriram algo que – em linguagem chula – se descreve como “o buraco é mais embaixo”. Dito de outra forma: eles já sabem onde o tal fundo estocástico não está. Claro que isso é um dado importante, mas será que merece mesmo todas essas declarações grandilouquentes (e totalmente vazias) dos porta-vozes? E três press-releases simultâneos que descrevem um  resultado proeminentemente negativo, como se fosse (eu não resisto a usar o lugar-comum…) o Santo Graal da astrofísica?…

Marketing demais acaba atrapalhando…

O tamanho do Universo: uma pegunta difícil (parte 3)

Atenção! Este post é uma tradução expressamente autorizada pelo
autor. A reprodução total ou parcial do mesmo pode ser considerada
violação de direitos autorais. O link para o post original de Ethan
Siegel em “Starts with a Bang” vai aí abaixo.

Desvio para o vermelho (redshift) e Distância no Universo em Expansão

Category: AstronomyDark EnergyGalaxiesGravityrelativity
Posted on: August 5, 2009 4:23 PM, by Ethan Siegel

Na semana passada [NT: eu me atrasei com a tradução – este post é de 5 de agosto], começamos a falar sobre como entender o tamanho do Universo e continuamos nesta com algumas informações sobre distâncias e movimento no Universo. Isto nos traz a meu caso particular favorito que nos leva à expansão de Hubble.

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Desvio para o vermelho (redshift). Como se pode ver, sempre que um átomo ou uma molécula emite luz, o faz em uns poucos comprimentos de onda específicos. Por exemplo, se for hidrogênio, teremos sempre luz nos comprimentos de 656 nanômetros (vermelho), 486 nm (ciano), 434 nm (indigo), 410 nm
(violeta) e 397 nm (na fronteira entre o violeta/ultravioleta):

hydrogen-spectra.jpg

Agora, existem três coisas — e somente três (a menos que você queira entrar em detalhes realmente técnicos) — que podem acontecer que mudam os comprimentos dessa luz. Senão vejamos:

grav_z.jpg

1. Desvio para o vermelho gravitacional.  Se estivermos nas profundezas de um campo gravitacional (tal como próximo de um buraco negro), temos que usar energia para sair dele. Para luz de todos os tipos, a energia e o comprimento de onda são intimamente relacionados. Menor comprimento de onda = maior energia e maior comprimento de onda = menor energia. De forma que, se precisar escapar de um campo gravitacional forte, a luz perde energia e, assim, seu comprimento de onda é desviado para o vermelho. Isso é o que chamamos de desvio para o vermelho, quando acontece algo que torna o comprimento de onda mais longo e com menor energia. Mas o desvio para o vermelho gravitacional raramente é significativo: dois outros efeitos são muito mais importantes.

hydredsh.gif

2. Desvio para o vermelho causado pelo movimento. Se um objeto que emite luz, se move para longe de você, a luz fica desviada para o vermelho. É exatamente o mesmo efeito – o Efeito Doppler – que faz com que a sirene de uma ambulância fique mais grave quando ela se afasta de você. Quer saber? Se um objeto que emite luz, se mover em sua direção, a luz sofre um desvio para o azul e fica mais energética! (É o que vemos com relação à luz vinda da galáxia de Andrômeda, uma das pouquíssimas no Universo que se move em nossa direção). E, embora esse dado seja extremamente útil, não é o que acontece em geral com a luz no Universo. Lembre-se: eu disse que essas galáxias distantes não estão se movendo o espaço entre elas está simplesmente se expandindo. Então, adivinhe só!… 

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3. O Espaço em expansão causa um desvio para o vermelho! (E obrigado a av8n.com pela imagem!) Como você pode ver, na medida em que o espaço se expande (acima), os comprimentos de onda da luz nele também se expandem, como se pode ver abaixo.

exp_photon.gif

E este último efeito é que é importante para o Universo em expansão. Por que? Bem, se medirmos a luz de vários objetos distante e calcularmos suas distâncias, podemos – apenas com base no desvio para o vermelho dos objetos – aprender toda a história de como o Universo se expandiu. E o desvio para o vermelho também é fácil de medir.

qso_redshift.gif

É a partir de literalmente milhões e milhões dessas medições individuais que conseguimos estabelecer toda a história de como o Universo se expandiu. Entre outras coisas, foi assim que descobrimos a energia escura e o Universo em aceleração! Uma coisinha notável e, no entanto, nem um pouco intuitiva.  

Então, o que se deve tirar disso? Que, na medida em que a luz atravessa o espaço e esse espaço se expande, ele (o espaço) faz com que a própria luz se expanda, também. Assim é que aprendemos a história da expansão cósmica em nosso Universo. Repito: é a expansão que causa esse desvio para o vermelho, não o movimento. Espero que isso clareie esse negócio meio complicado apresentado até agora! 


O baile das moléculas da água

[ Livremente traduzido de SLAC Researchers Reveal the Dance of Water ]


(Image - Water)

Esta concepção artística mostra duas estruturas distintas da água: em primeiro plano, a estrutura tetraédrica de baixa densidade; emsegundo plano, a estrutura distorcida da água em alta densidade.  (Imagem: cortesia de Hirohito Ogasawara e Ningdong Huang, SLAC.)

Menlo
Park, Califórnia — A água é familiar para todos — ela dá forma aos nossos corpos e nosso planeta. Porém, apesar de toda essa abundância, a estrutura mo­le­­cular da água tem perma­necido um mistério e as muitas estra­nhas propriedades dessa subs­tância ainda são mal com­pre­endidas. Um recente trabalho no Laboratório Nacional do Ace­le­rador SLAC (do Departamento de Energia) e várias universi­dades na Suécia e no Japão está trazen­do novas informações so­bre as idiossincrasias das molé­culas de água e revelando novidades sobre seu comporta­mento conjun­to em grandes quan­tidades.

Ao todo, a água exibe 66 ano­malias conhecidas que incluem uma densidade que varia de mo­do estranho, um grande calor específico e uma alta tensão su­perficial. De modo oposto aos outros líquidos “normais” que se tornam mais densos quanto mais baixa for a temperatura, a água alcança sua densidade má­xi­ma no entorno dos 4°C. Acima e abaixo dessa temperatura, a água é menos densa; motivo pelo qual os lagos congelam da superfície para baixo, por exemplo. A água também tem uma capacidade incomum de armazenar calor, o que estabiliza a temperatura dos oceanos, e uma alta tensão superficial que permite que insetos caminhem sobre a água, que gotas se formem e que as árvores levem a água a grandes alturas.

— Compreender essas anomalias é muito importante porque a água é a base fundamental de nossa existência: sem água, sem vida. Nosso trabalho ajuda a explicar essas anomalias ao nível molecular nas temperaturas relevantes para a existência da vida – diz Anders Nilsson, cientista do SLAC que lidera as expe­riências.

Como as moléculas se dispõem na forma sólida da água (gelo) é algo há muito conhecido: as moléculas formam uma grade “tetraédrica”, com cada molécula se ligando a quatro outras. Entretanto, descobrir qual é o dispositivo das moléculas de água líquida se mostrou muito mais difícil. Por mais de 100 anos, essa estrutura foi objeto de um intenso debate. O modelo didático corrente sustenta que, já que o gelo é feito de estruturas tetraédricas, a água líquida deve ser parecida, porém com uma estrutura menos rígida, uma vez que o calor cria desordem e quebra as ligações. Quando o gelo se derrete, diz-se, as estruturas tetraédricas perdem sua força e se quebram com o aumento da temperatura, mas continuam tentando se manter, tanto quanto possível, na estrutura tetraédrica, o que resulta em uma distribuição homogênea em torno de estruturas tetraédricas distorcidas e parcialmente rompidas.

Recentemente, Nilsson e seus colegas dirigiram possantes raios-X gerados pela Fonte de Luz de Radiação Synchrotron Stanford no SLAC e do Synchrotron SPring-8 no Japão, sobre amostras de água líquida. Essas experiências indicaram que o modelo didático da água em temperatura ambiente estava incorreto e que, inesperadamente, existem dois tipos diferentes de estrutura – uma muito desordenada e outra muito tetraédrica – não importa em qual temperatura.

Em um artigo publicado ontem em Proceedings of the National Academy of Sciences, os pesquisadores revelam a descoberta adicional de que os dois tipos de estrutura ficam espacialmente separados, com as estruturas tetraédricas aglomeradas em amontoados de cerca de até 100 moléculas, cercadas por regiões desordenadas; o líquido é uma mistura flutuante desses dois tipos de estrutura em temperaturas que vão da ambiente até o ponto de ebulição. À medida em que a temperatura da água aumenta, restam cada vez menos aglomerados, mas sempre restam alguns deles em amontoados de tamanhos parecidos. Da mesma forma, os pesquisadores descobriram que as regiões desordenadas se tornam mais desordenadas ainda com o aumento da tem­peratura.

Nilsson descreve:

— Se pode visualizar isso como um restaurante com pista de dança, onde algumas pessoas se sentam em grandes mesas que ocupam um bom pedaço do espaço – como o componente tetraédrico da água – e outras pessoas ficam na pista de dança, de pé e próximas umas das outras e se movendo mais rápido ou mais devagar conforme o ritmo da música – tal como as moléculas nas regiões desordenadas respondem ao calor. Há uma troca de lugares quando as pessoas sentadas resolvem levantar e dançar, enquanto outras se sentam para descansar. Quando a pista de dança fica realmente cheia, as mesas podem ser removidas para abrir espaço para mais dançarinos, e quando as coisas esfriam, mais mesas podem ser trazidas de volta.

Essa compreensão mais detalhada da estrutura molecular e da dinâmica da água líquida em temperaturas ambientes espelha o trabalho teórico sobre água “super-resfriada”: um estado incomum onde a água não vira gelo, embora esteja muito abaixo do ponto de congelamento. Os teóricos postulam que, nesse estado, o líquido seja composto de uma mistura continuamente flutuante de estruturas tetraédricas e outras mais desordenadas, com a proporção entre os dois tipos variando em função da temperatura — exatamente como Nilsson e colegas descobriram ser o caso com a água nas temperaturas ambientes importantes para a vida.

— Antes, quase ninguém pensava que tais flutuações que levam a estruturas locais diferentes, existissem em temperaturas ambientes – diz Nilsson – Mas foi precisamente o que achamos.

Esse novo trabalho explica, em parte, as estranhas propriedades do líquido. O máximo de densidade da água a 4°C pode ser explicado pelo fato de que as estruturas tetraédricas são de menor densidade que não varia significativamente com a temperatura, enquanto que as regiões mais desordenadas – que têm maior densidade – se tornam mais desordenadas e portanto menos densas, com o aumento da temperatura. Da mesma forma, quando a água se aquece, a porcentagem de moléculas no estado mais desordenado aumenta, o que permite a essa estrutura excitável absorver significativas quantidades de calor, o que leva ao alto calor específico da água. A tendência da água em formar fortes pontes de hidrogênio explica a tensão superficial da qual se aproveitam os insetos para caminhar pela superfície. 

Conectar a estrutura molecular da água com suas propriedades em grandes quantidades é algo tremendamente importante para campos do conhecimento que vão da medicina e biologia, à pesquisa de energia e climatológica. Congcong Huang, um pesquisador que realizou as experiências de difração de raios-X, declara:

— Se não conhecermos este material básico para a vida, como podemos estudar os materiais mais complexos dos quais é feita a vida – tal como as proteínas – que são imersos na água? Temos que compreender o simples, antes de podermos compreender o complexo.

Essa pesquisa foi realizada por cientistas do SLAC, Universidade de Estocolmo, Spring-8, Universidade de Tóquio, Universidade de Hiroshima e Universidade de Linkoping. O trabalho for financiado pela Fundação Nacional de Ciência (EUA), Fundação Sueca de Pesquisa Estratégica, Conselho Sueco de Pesquisas, Centro Nacional de Supercomputadores da Suécia e pelo Minsitério Japonês de Educação, Ciência, Esportes e Cultura. 

 O SLAC National Accelerator Laboratory é um laboratório multi-funcional que explora questões avançadas de ciência de fótons, astofísica, física de partículas e pesquisa com aceleradores. Localizado em
Menlo Park, California, o SLAC é operado pela Universidade de Stanford para o Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA.


As fases de um exoplaneta

[ Livremente traduzido daqui: NASA’s Kepler Spies Changing Phases on a Distant World ]

06/08/09

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Exoplaneta orbitando próximo a seu sol.
Crédito da Imagem: NASA

O novo telecópio Kepler da NASA, projetado para procurar exoplanetas, detectou a atmosfera de um gigante gasoso já conhecido, o que demonstra as extraor­dinárias capacidades científicas desse teles­cópio. A descoberta será publicada na edi­ção de sexta-feira, 7 de agosto, da revista Science.

A descoberta se baseia em uns poucos 10 dias de dados coletados antes do início oficial das operações científicas. Essas ob­ser­vações demonstram a alta precisão do telescópio, pois foi feita antes mesmo que o software de análise de dados e a calibragem estivessem prontos.

Jon Morse, Diretor de Missões Científicas da Divisão de Astrofísica da NASA, declarou: “Na qualidade de primeira missão da NASA direcionada aos exoplanetas, o Kepler fez uma estréia espetacular. A detecção da atmosfera desse planeta com somente os 10 primeiros dias de dados é somente um aperitivo do que vai acontecer. A caça aos exoplanetas começou!”

Distribuição das massas e tamanho das órbitas dos exoplanetas descobertos.
Crédito da imagem: NASA

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Os membros da equipe do Kepler dizem que esses novos dados indicam que a missão é realmente capaz de descobrir exoplanetas semelhantes à Terra, se eles existirem. O Kepler vai levar os próximos três anos e meio procurando por planetas pequenos como a Terra, inclusive aqueles que orbitem em uma zona quente o suficiente para haver água. Isso será feito procurando por quedas periódicas no brilho das estrelas que ocorrem quando os planetas que a orbitam “transitam”, ou seja, cruzam a frente das estrelas.

William Borucki, líder da equipe de pesqui­sas e principal autor do artigo, declarou: “Quando as curvas de luz de dezenas de milhares de estrelas foram mostradas para a equipe científica do Kepler, todos ficaram estarrecidos; ninguém tinha jamais visto antes medições tão minuciosamente deta­lha­das das variações da luz de tantos tipos diferentes de estrelas”.

As observações foram coletadas de um planeta chamado HAT-P-7, conhecido por transitar por uma estrela localizada a cerca de 1.000 anos-luz da Terra. Esse planeta orbita sua estrela em apenas 2,2 dias e está 26 vezes mais próximo do que a Terra de seu sol. Sua órbita, combinada com uma massa algo maior do que a de Júpiter, coloca esse planeta na classe dos “Júpiteres quentes”. Ele fica tão perto de sua estrela que ele fica tão quente quanto uma resistência de uma torradeira de pão.

Comparação entre as curvas de luz obtidas a partir de observações da superfície da Terra e do espaço para o exoplaneta HAT P7b.
Crédito da Imagem: NASA
Clique aqui para a imagem ampliada.

As medições feitas pelo Kepler mostram o trânsito do exoplaneta HAT-P-7. Essas novas medições são tão precisas que elas mostram uma suave elevação e posterior queda da luz no meio do trânsito, causadas pela mudança de fases do planeta, similares às da nossa Lua. Além dessas elevação e queda, a curva de luz mostra uma pequena queda brusca, correspondente à “ocultação” que é quando o planeta passa por trás da estrela, bem no meio de cada trânsito.

Os novos dados obtidos pelo Kepler podem ser usados para estudar esse Júpiter-quente em detalhes jamais vistos. A profundidade da ocultação e o formato e amplitude da curva de luz mostram que o planeta tem uma atmosfera com uma temperatura diurna de cerca de 2.400 ºC. Pouco deste calor é levado ao frio lado noturno. O tempo de ocultação, comparado ao período total do trânsito, mostra que o planeta descreve uma órbita quase circular. A detecção da luz desse planeta confirma as previsões dos pesquisadores e dos modelos teóricos de que a emissão seria detectável pelo Kepler.

E essa descoberta também demonstra que o Kepler tem a precisão necessária para descobrir planetas do tamanho da Terra. A variação de brilho observada é apenas uma vez e meia a esperada para o trânsito de um planeta do tamanho da Terra. Mesmo sendo essa a medição de mais alta precisão jamais obtida por uma observação dessa estrela, o Kepler ficará ainda mais preciso depois que for completado o desenvolvimento do software de análise de dados.

David Koch, vice-chefe dos pesquisadores do Centro de Pesquisas Ames da NASA, em Moffet Field, Califórnia, diz: “Esses resultados preliminares mostram que o sistema de detecção do Kepler está funcionanado bem na marca. Isto é um bom augúrio para as possibilidades do Kepler detectar planetas do tamanho da Terra”.

O Kepler é uma missão NASA Discovery. O Centro Ames é responsável pelo desenvolvimento do sistema em Terra, pela operação da missão e pela análise dos dados científicos. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Passadena, Califórnia, gerencia o desenvolvimento da missão. A Ball Aerospace and Technologies Corporation, de Boulder, Colorado, é responsável pelo desenvolvimento do sistema de voo do Kepler e pelo apoio às operações da missão.


Má notícia: o permafrost está derretendo




[Livremente traduzido daqui: Permafrost Could Be Climate’s Ticking Time Bomb]

Pesquisadores realizam trabalho de campo para monitorar o derre­timento do permafrost no Alaska e obter novos dados acerca da liberação de carbono para a atmosfera

Photo of Gregory Lehn and Matt Knhosh talking with co-principal investigator Jim McClelland.

Os estudantes de doutorado Gregory Lehn e Matt Knhosh conversam com o co-responsável pela pesquisa Jim McClelland.
Crédito e imagem ampliada

5 de agosto de 2009

Por Amanda Morris, North­western University

O terreno da Encosta Norte do Alaska não é íngreme, no en­tan­to Andrew Jacobson ainda enfrenta dificuldades ao cami­nhar pela tundra esponjosa que é cheia de pedregulhos e enxa­mes de mosquitos.

Jacobson,
um professor de ciên­cias da Terra e Planetárias na Northwestern University,
extrai amostras de solo e água à pro­cu­ra de indícios acerca de uma das maiores bombas-relógio do aquecimento global que estão tiquetaqueando: o derretimento do permafrost.

O Permafrost,
ou terreno congelado, recobre aproximadamente entre 20 a 25% da superfície do hemisfério Norte e estima-se que contenha até 1.600 gigatons  de carbono, principalmente na forma de matéria
orgânica. (Um gigaton equivale a 1 bilhão de toneladas). Em comparação, a atmosfera contém, atualmente, cerca de 850 gigatons deste elemento na forma de dióxido de carbono.

Jacobson, cuja pesquisa é financiada pela Fundação Nacional de Ciências (NSF) e pela Fundação David & Lucile Packard, diz: “O permafrost tem historicamente servido como um reservatório de carbono, isolando grandes quantidades de carbono do chamado ‘ciclo de carbono’. Entretanto, o aquecimento global pode transformar o Ártico em uma nova fonte de carbono com a aceleração do ritmo de derretimento do permafrost. Isso teria, sem dúvida alguma, um efeito dramático no ciclo de carbono global”.

Jacobson diz que a principal preocupação é que o carbono do permafrost se oxide em dióxido de carbono, à medida em que o derretimento se acelerar, causando uma realimentação positiva para o aquecimento global. Um clima mais quente facilita uma maior liberação de carbono que, por sua vez, favorece mais aquecimento ainda, criando um círculo vicioso.

Assim, Jacobson e seus colegas coletam amostras das águas dos rios e de solo próximos à Estação de Pesquisa Ecológica de Logo Prazo de Toolik (da NSF) – a 250 km ao Norte do Círculo Ártico. A Rodovia Dalton – construída como via de suprimentos para o Sistema de Oleodutos Trans-Alaska – é a única via de acesso ao local.

Ele graceja: “O planejamento constitui uma grande parte de nossos dias – olhar os mapas, procurando saber onde ir e como chegar lá. O trabalho de campo é tipicamente o tempo todo problemas com veículos, estradas ruins e mau tempo. Uma coisa que você sempre pode apostar, é que cada expedição é uma aventura”.

Embora o primeiro passo lógico para criar um modelo do aquecimento global seja quantificar o fluxo de carbono, existem problemas complexos e não solucionados que envolvem o ciclo de carbono do Ártico, o que torna difícil a criação de modelos para esse elemento.

Jacobson e sua equipe usam uma abordagem complementar, analisando os isótopos que existem naturalmente de outros elementos, tais como cálcio e estrôncio, que rastreiam o derretimento do permafrost e, assim, fornecem dados acerca da liberação de carbono. Os dados iniciais mostram que os rios e o permafrost têm quantidades de isótopos de cálcio e estrôncio inteiramente distintas.

Quando o permafrost derrete durante o verão e escorre para os rios, estes mostram quantidades de cálcio e estrôncio que se aproximam mais daquelas do permafrost. Jacobson acredita que, em um mundo mais quente, a assinatura do
permafrost nos rios seja mais pronunciada por períodos mais longos.

Mudanças nas quantidades de isótopos nos rios podem se relacionar com mudanças no ritmo de liberação de carbono. Assim, as taxas de cálcio e estrôncio nos rios do Ártico podem servir como registro para o monitoramento do impacto do aquecimento sobre a estabilidade do permafrost e da liberação de dióxido de carbono.

“A meta básica é estabelecer uma linha de base contra a qual se possa comparar futuras mudanças”, diz Jacobson. “Daqui a muitos anos, poderemos comparar as mudanças reais às previsões dos modelos e melhorar nossa compreensão sobre como o sistema funciona”.

A estação de coleta de amostras dura um curto tempo quando o permafrost derrete na primavera, até que congele novamente no outono. O pessoal no campo coleta as amostras que são enviadas ao laboratório de Jacobson em Evanston no Illinois, onde ele realiza as análises fora da estação. Em 2007 ele recebeu fundos para a aquisição de um espectrômetro de ionização térmica multi-coletor para medir os isótopos de cálcio, estrôncio e outros elementos. A Universidade Nortwestern está, atualmente, construindo um avançadíssimo laboratório “livre de metal” que abrigará o instrumento e servirá para as pesquisas de Jacobson.


O tamanho do Universo: uma pegunta difícil (parte 2)

Atenção! Este post é uma tradução expressamente autorizada pelo
autor. A reprodução total ou parcial do mesmo pode ser considerada
violação de direitos autorais. O link para o post original de Ethan
Siegel em “Starts with a Bang” vai aí abaixo.

Distâncias, Posição e Movimento no Universo.

Distances, Position, and Motion in the Universe

Category: AstronomyGravityPhysicsrelativity
Posted on: August 3, 2009 2:13 PM, by Ethan Siegel

No fim da semana passada, eu [Ethan Siegel] escrevi um post explicando como o Universo pode ser tão grande (93 bilhões de anos-luz de diâmetro), quando tem apenas 13,7 bilhões de anos de idade. A chave para a visualização é pensar no espaço como sendo a superfície de um balão que se expande, enquanto todas as coisas nesse Universo (estrelas, galáxias, etc) são como formigas nessa superfície.

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Bom… Eu expliquei que duas formigas parecerão estarem se afastando uma da outra devido à expansão do Universo, muito embora nenhuma das duas formigas esteja se movendo com relação à superfície do balão. Se eu for uma das formigas e usar a luz para medir se a outra formiga está ou não se afastando de mim, eu vou descobrir que ela está: a luz que vem dela apresenta um desvio para o vermelho, da mesma forma que um automóvel em alta velocidade e que se afasta da gente, faz um barulho mais grave.

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No entanto, na semana passada, eu disse que:

É somente o espaço (isto é, o balão) que está se expandindo; não há
matéria alguma se movendo. Portanto, em princípio, o espaço pode se
expandir tão rapidamente quanto quiser, até mais rápido do que a velocidade da luz, porque não há coisa alguma se movendo.

Essa afirmação causa confusão e eu percebo isso. Ao fim e ao cabo, você mede quão rápido aquela outra formiga está se afastando de você e, ainda assim, eu estou aqui dizendo que nenhuma das duas está se movendo. Este é um problema muito profundo. Vamos tentar fazer algum sentido disso.

Quando se pensa na palavra “movimento” ou em algo “se movendo”, provavelmente a ideia que vem à cabeça é de algo que está em algum lugar em um certo ponto no tempo e estará em um lugar diferente em outro ponto no tempo. É com esse sentido que empregamos essas palavras em nossa conversa habitual. O ato de ir de um lugar no espaço e no tempo para outro é o que chamamos de “movimento”.

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Porém, quando pensamos sobre isso, nós partimos de um pressuposto implícito. Nós pressupomos que nós somos capazes de traçar uma grade – ou, em linhas gerais, estabelecer um sistema de coordenadas – e medir nossas mudanças de posição com relação a essas coordenadas.

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Parece uma suposição razoável, não é?… Afinal é o que fazemos na Terra. De fato, é o que fazemos dentro de toda a nossa galáxia e nunca tivemos um problema com isso.

Mas, quando vamos além de nossa galáxia, há um problema com isso. Por que?… Porque a “grade” que podemos traçar para medir nosso Universo não é constante no tempo.

Quer uma analogia?… Imagine a seguinte situação hipotética: imagine que a Terra esteja se expandindo. Imaginemos até que ela esteja se expandindo rapidamente: daqui a um ano, a Terra terá o dobro do raio atual.

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(Crédito da Imagem: Marc Reiter.)

Vista de New York, Los Angeles parece estar a 3.900 km e vice-versa. Porém, um ano mais tarde, medem novamente a distância e descobrem que a distância entre elas é de 7.800 km. Em New York, acusam Los Angeles de estar se afastando. Em Los
Angeles, eles acusam New York pelo afastamento. Enquanto isso, ambas as cidades insistem em que não saíram do lugar o tempo todo.

As coisas só fazem piorar quando eles começam a medir as velocidades. Em New
York, usam a luz para medir a que velocidade Los Angeles está se afastando de New York, e descobrem que Los Angeles está fugindo a 0,44 km/h. Em Los Angeles, eles fazem a mesma medição com relação a New York e descobrem que New York, também, parece estar se afastando a 0,44 km/h.

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Porém, na verdade, nenhuma das duas está se movendo. O que está acontecendo é que o mundo onde essas duas cidades estão, está crescendo e isso faz com que todos “vejam” que estão se afastando entre si. E quanto mais distante, pior: Shanghai, China, fica, atualmente, a 11.900 km de New York. Mas, daqui a um ano se a Terra estivesse se expandindo, estaria a 23.800 km e pareceria estar se afastando (em nosso exemplo de Terra em expansão) a 1,36 km/h. No entanto, Shanghai, Los Angeles e New York não estão se movendo. Elas apenas parecem estar se movendo em relação às outras.

Assim é com o Universo, com um Universo em expansão, em lugar de uma Terra em expansão e com galáxias sem mudanças, em lugar de cidades sem mudanças. E esta é – provavelmente – a parte esquisita: a expansão é restrita ao Universo nas escalas mais largas. Galáxias, estrelas, planetas, células e átomos não se expandem como o Universo; a expansão do Universo é fraca demais para afetar qualquer parte da dinâmica desses objetos relativamente pequenos. (Sim… Em comparação com o Universo em expansão, até uma galáxia é pequena demais para ser levada em conta). 

Então?… Isso clareia as coisas?… Ou torna tudo mais confuso ainda?… Algo tão fundamental e aparentemente simples tal como distâncias, posições e velocidades são – até mesmo entre cosmologistas profissionais – uma das coisas mais confusas (e mal entendidas) que se pode discutir. Não é, de modo algum, algo intuitivo, porque contraria totalmente nossa experiência diária. E isso é um dos motivos que torna a coisa tão interessante.


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