Super Estrelas
25 de abril de 2011
Miles O’Brien, Correspondente da Science Nation
Marsha Walton, Produtora da Science Nation
Empregando supercomputadores para compreender as super estrelas do cosmo
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Cientistas na California descobriram uma nova forma de explosão de estrelas. A descoberta foi feita a partir de uma explosão incomum na galáxia NGC 1821, que fica aproximadamente a 160 milhões de anos luz de distância. A luz da explosão chegou à Terra em 2002 e foi registrada pelo telescópio robótico do Observatório Lick.
Crédito: Tony Piro (2005) |
A animação acima é uma das várias imagens conjuradas pelo astrofísico Adam Burrows da Universidade Princeton, empregando super-computadores para simular uma explosão de supernova. Não é a explosão termonuclear comum que alimenta uma estrela saudável. É o tipo de explosão que sela o destino de uma estrela.
“O resto da estrela, sua superfície e a maior parte de sua massa ignoram totalmente seu destino iminente, porém a explosão, que vai durar apenas alguns segundos, vai se propagar pela estrela em um período que vai de horas a todo um dia”, explica Burrows.
Com a ajuda da Fundação Nacional de Ciências (NSF), Burrows usa super-computadores para criar espetaculares imagens em 3-D de supernovas que lhe permitem bisbilhotar no interior dessas super-estrelas logo antes delas explodirem.
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Caroline Moore, uma menina de 14 anos de Warwick,
N.Y., deixou sua marca na astronomia ao descobrir a Supernova 2008ha. Ela não somente é a pessoa mais jovem a descobrir uma supernova, como essa supernova em particular foi identificada como um tipo diferente de explosão estelar. Crédito: Robert E. Moore |
“Uma das coisas que descobrimos é que elas não explodem como um anel em expansão. Ela explode formando tentáculos e dedos, de maneira muito turbulenta”, prossegue Burrows. “O material ejetado pelas supernovas começa então a colapsar. Parte dos gases vai formar as estrelas da próxima geração, que repetirão o mesmo ciclo”.
iAs supernovas são também a fonte dos vários elementos pesados existentes na natureza. Na verdade, sem elas não haveria “nós”!
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Os astrônomos anunciaram em 2008 ter encontrado uma nova explicação para um tipo raro de explosão estelar super-luminosa que pode ter produzido um novo tipo de objeto conhecido como estrela de quarks. Uma estrela de quarks é um tipo hipotético de estrela composta de matéria de quarks ultra-densa
Crédito: NASA/CXC/M.Weiss |
“Alguns dos elementos pesados fabricados nas supernovas incluem o cálcio de seus ossos, o fluor de sua pasta de dentes e o ferro em seu sangue”, diz Burrows.
É preciso um bocado de energia estelar para fazer esses elementos.”Quando uma supernova explode, libera o equivalente a 1028 (dez octilhões) de megatons de TNT. Um megaton é o equivalente à explosão de uma das maiores bombas de hidrogênio”, enfatiza Burrows.
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Um novo imageamento em infravermelho capturou o centro de nossa galáxia em um detalhamento nunca antes visto — mostrando gases e estrelas rodopiando para dentro do enorme buraco negro que se esconde no centro da Via Láctea.
Crédito: Science Nation, National Science Foundation |
As simulações em computador de supernovas são criadas com o emprego de complexos modelos matemáticos e levam meses para serem processados. “Podermos compreender as explosões a partir desses modelos é um marco na astrofísica teórica”, observa Burrows.
Somente as estrelas com uma massa cerca de oito vezes a massa de nosso Sol morrem desta maneira violenta. Burrows diz que nosso Sol é uma estrelinha bem mixuruca, comparada ao que existe por aí.
As casas do espaço-tempo
O espaço parece com um tabuleiro de xadrez?
Por Jennifer Marcus
18 de março de 2011
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A ilustração mostra os elétrons como se fosse uma esfera giratória com um momento angular positivo ou negativo (azul ou amarelo). No entanto, representações como esta são fundamentalmente enganosas, já que os indícios experimentais mostram que os elétrons são partículas puntuais, sem um raio finito ou estrutura interna que possa girar (em inglês “spin”). |
Regan e o estudante de pós-graduação Matthew Mecklenburg descobriram que uma partícula pode adquirir spin por residir em um espaço com dois tipos de posições possíveis — tais como as casas brancas e pretas de um tabuleiro de xadrez. A partícula parece girar se as casas forem tão próximas que sua separação nem possa ser detectada.
Regan e Mecklenburg descobriram que o spin de dois valores pod surgir do fato de termos dois tipos de “casas” — claras e escuras — em um espaço tipo tabuleiro de xadrez. E eles chegaram a esse modelo de mecânica quântica enquanto trabalhavam no problema surpreendentemente prático de como fabricar transistores melhores com o novo material chamado grafeno.
A atmosfera do Sol
Traduzido de: Longstanding Mystery of Sun’s Hot Outer Atmosphere Solved
A resposta está em jatos de plasma
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Estreitos jatos de material, chamados espículas, emergem da superfície do Sol em altas velocidades. |
6 de janeiro de 2011
Um dos mais renitentes mistérios da física do Sol é o motivo pelo qual a atmosfera externa do Sol, ou Coroa Solar, é milhões de graus mais quente do que sua superfície.
Agora, os cientistas acreditam ter descoberto uma fonte, talvez a principal, de gases quentes que recompletam a coroa: jatos de plasma que emergem logo acima da superfície do Sol.
A descoberta tem implicações para uma questão fundamental da astrofísica: como a energia sai do interior do Sol para criar sua atmosfera externa quente.
“Sempre foi uma questão embaraçosa o fato da atmosfera do Sol ser mais quente do que sua superfície”, conta Scott McIntosh, um físico solar do Observatório de Grande Altitude do Centro Nacional de Pesquisas Atmosféricas (National Center for Atmospheric
Research = NCAR) em Boulder, Colorado, que participou dos estudos.
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Jatos de plasma que partem da superfície do Sol provavelmente recompletam a coroa. |
“Com a identificação do processo pelo qual esses jatos inserem plasma aquecido na atmosfera exterior do Sol, podemos obter uma compreensão bem melhor dessa região e, possivelmente, melhorar nossos conhecimentos sobre a influência sutil do Sol na atmosfera superior da Terra”.
A pesquisa, cujos resultados serão publicados nesta semana na Science, foi realizado por cientistas do Laboratório Solar e Astrofísico da Lockheed Martin (LMSAL), do NCAR e da Universidade de Oslo, apoiados pela NASA e a Fundação Nacional de Ciências (NSF) que patrocina o NCAR.
“Essas observações são um passo significativo para a compreensão das temperaturas observadas na coroa solar”, diz Rich
Behnke da Divisão de Ciências Atmosféricas e Geoespaciais da NSF. “Elas dão uma nova compreensão sobre a vazão de energia do Sol e de outras estrelas. Os resultados são um grande exemplo do poder da colaboração entre universidades, indústria privada e organizações e cientistas do governo”.
A equipe de pesquisas se focalizou nos jatos de plasma chamados espículas, que são jorros de plasma impelidos para cima a partir da superfície do Sol na direção da atmosfera exterior.
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A atmosfera externa do Sol, ou Coroa, é milhões de graus mais quente do que sua superfície. |
Durante décadas os cientistas acreditavam que as espículas poderiam enviar o calor para a coroa. Entretanto, após observações nos anos 1980, se descobriu que o plasma das espículas não chegava às temperaturas da coroa e, assim, a teoria saiu de voga.
“Nunca se observou espículas aquecidas a milhões de graus, de forma que seu papel no aquecimento da coroa foi considerado improvável”, conta Bart De Pontieu, o pesquisador chefe e físico solar no LMSAL.
Em
2007, De Pontieu, McIntosh e seus colegas identificaram uma nova classe de espículas que se moviam muito mais depressa e tinham uma vida mais curta do que as espículas tradicionais.
Essas espículas “tipo 2” se lançavam para cima em altas velocidades, frequentemente a mais de 100 km por segundo, antes de desaparecer. E o rápido desaparecimento desses jatos sugeria que o plasma carregado por eles poderia ficar muito quente, mas não havia indícios diretos nas observações desse processo.
Os pesquisadores se valeram de novas observações feitas com a Montagem de Imageamento Atmosférico do recém-lançado Observatório Dinâmico Solar da NASA e da Ferramenta de Plano Focal da NASA no Telescópio Óptico Solar no satélite japonês Hinode, para testar sua hipótese.
“As altas definições espacial e temporal dos novos instrumentos foi crucial para revelar esse suprimento de massa coronal, até então oculto”, explica McIntosh.
“Nossas observações revelam pela primeira vez a conexão direta entre o plasma aquecido a milhões de graus e as espículas que inserem esse plasma na coroa”.
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Um eclipse solar exibe a coroa solar. |
A descoberta representa um desafio às teorias existentes sobre o aquecimento da coroa.
Durante as últimas décadas, os cientistas propuseram uma grande variedade de modelos teóricos, mas a falta de observações detalhadas prejudicou seriamente o progresso.
“Um dos maiores desafios era compreender o que impele e aquece o material nas espículas”, observa De Pontieu. Ainda segundo ele, um passo chave será compreender melhor a região de interface entre a superfície visível do Sol, ou fotosfera, e sua coroa.
Outra missão da NASA, o Espectrógrafo de Imageamento da Região de Interface (Interface Region Imaging
Spectrograph = IRIS), está prevista para ser lançada em 2012 para fornecer dados de alta fidelidade sobre os complexos processos e enormes contrastes de densidade, temperatura e campo magnético entre a fotosfera e a coroa. Os pesquisadores esperam que isso revele mais acerca do aquecimento e do processo de emissão das espículas.
O LMSAL faz parte da Lockheed Martin
Space Systems Company, que projeta e desnvolve, testa, manufatura e opera todo um espectro de sistemas de alta tecnologia para a segurança nacional, forças armadas e clientes públicos e privados.
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Quando o bafômetro é bem vindo
Traduzido de: Breathalyzers Coming To A Doctor Near You?
Melhoramentos no equipamento podem permitir a identificação de indicadores de doenças a partir dos traços no hálito
3 de janeiro de 2011
Por Peter Gwynne, Contribuidor do ISNS
Inside Science News Service
(ISNS) – Normalmente os motoristas não se sentem confortáveis quando tem que encarar um bafômetro. Entretanto, se as pesquisas que estão sendo realizadas, derem certo, as pessoas não só vão perder o medo dos bafômetros, como vão até gostar de sua presença.
Com uma análise do hálito de uma pessoa, o instrumento pode fornecer, de modo rápido e barato, indícios de diabetes, cânceres, asma e outras doenças - frequentemente em tempo para aumentar as chances de sucesso do tratamento.
Em um estudo de “prova de conceito” publicado no IEEE
Sensors Journal, uma equipe de cientistas conseguiu detectar uma molécula associada ao diabetes, com uma sensibilidade de partes por bilhão, em um gás que simulava o hálito de uma pessoa. Isso é pelo menos 100 vezes melhor do que as tecnologias existentes para análise do hálito, afirma o grupo. A sensibilidade é importante porque o hálito contém quantidades muito pequenas desses compostos que indicam doenças.
“A meta é obter uma ferramenta que possa eliminar grande parte dos problemas em lidar com sangue e coisas assim, e também poder eliminar exames mais dispendiosos”, argumenta Carlos Martinez, engenheiro de materiais na Universidade Purdue em West Lafayette, Indiana, e membro da equipe que está desenvolvendo o dispositivo.
Se os bafômetros clínicos vierem a se tornar uma realidade, seu provável emprego pelos médicos será como sistema de alerta antecipado.
“Não é um procedimento invasivo:pode ser usado sem restrições”, explica Charlene
Bayer, principal cientista pesquisadora no Instituto de Pesquisas da Universidade Georgia Tech em Atlanta, cuja equipe está trabalhando em sua própria versão de bafômetro clínico. “É uma ferramenta de medição que indica para um médico se precisa ou não partir para exames mais dispendiosos”.
Um dispositivo portátil poderia ser particularmente útil em áreas distantes de hospitais, clínicas e de dispositivos de diagnóstico convencionais.
“Estamos tentando fazer com que funcionem em tempo real, de forma que não seja necessário enviar amostras para análise em outro laboratório. Isso reduz os custos e poupa tempo”, argumenta Martinez.
“Nós vemos isto como uma ferramenta de monitoramento, não só para emprego clínico, como também para uso doméstico, talvez para o acompanhamento de algum processo terapêutico”, acrescenta o químico pesquisador Kurt Benkstein do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) em Gaithersburg, Maryland., cuja equipe colaborou com a de Martinez em um sensor de análise de hálito.
Da mesma forma que um bafômetro convencional detecta a quantidade de álcool presente no hálito de um motorista, o instrumento que está sendo desenvolvido mede os níveis de compostos chamados de bio-marcadores que são associados a doenças específicas quando presentes em concentrações superiores às normais.
No entanto, os dispositivos clínicos são mais complicados por dois motivos. Na maioria dos casos, é necessário mais do que um bio-marcador para indicar a possibilidade de uma doença em particular. E os bio-marcadores são apenas umas poucas moléculas entre os trilhões de moléculas no hálito exalado.
“As quantidades de bio-marcadores é tão pequena que usualmente é necessário fazer o paciente soprar por muito tempo, para poder capturar o hálito e concentrá-lo o bastante para um subsequente exame”, explica Martinez.
Várias equipes de pesquisas estão desenvolvendo as sofisticadas tecnologias necessárias para detectar e medir os bio-marcadores nessas condições e tornar o processo rápido e menos penoso para o paciente. Algumas das abordagens mais promissoras envolvem o uso da nano-tecnologia, a ciência que lida com a matéria na escala de átomos isolados.
Os sensores desenvolvidos por Benkstein, Martinez e seus colegas consiste de pequenas placas aquecidas, menores do que um fio de cabelo humano, revestidas de minúsculas nano-partículas.
“Os sensores são muito pequenos e podem ser facilmente integrados em pequenas embalagens”, diz Martinez. “Nossa vantagem é o pequeno tamanho e o custo potencialmente baixo dos sensores”.
No funcionamento, os gases que passam sobre os sensores aderem às superfícies das placas e modificam a resistência elétrica das placas. Cada componente de uma mistura de gases altera a resistência de maneira caracterísitca.
Além de detectar moléculas de acetona, associadas ao diabetes, a equipe adicionou outros componentes à mistura de gases para a detecção.
“O desafio está em obter respostas mais rápidas e encontrar os bio-marcadores no meio de misturas muito complexas, até chegarmos ao hálito humano”, explica Benkstein.
Outra equipe que trabalha no Instituto Tchnion de Israel e capitaneada pelo engenheiro químico Hossam Haick, desenvolveu um “nariz eletrônico” com base em nano-tecnologia. O sensor detectou 33 compostos que aparecem com mais frequência no hálito de pacientes com câncer de pulmão do que em indivíduos saudáveis. Estudos feitos com ratos mostraram que também se pode detectar os estágios iniciais de doenças renais.
O grupo do Instituto de Pesquisas da Georgia Tech usou uma estratégia diferente para detectar sinais de câncer dos seios.
“Nossa abordagem se baseia na modificação de padrões. Nós procuramos por mudanças nos padrões de diversos bio-marcadores”, explica Bayer. “Nós também trabalhamos com câncer de pulmão”.
Em lugar de sensores com base em nano-tecnologia, o grupo usa duas técnicas comuns de laboratório para definir os padrõe: Cromatografia gasosa separa os bio-marcadores nas amostras de hálito e espectrometria de massa os identifica. Como essas técnicas envolvem o uso de equipamentos volumosos, o processo é menos adequado ao uso doméstico ou de campanha.
Seja qual for a abordagem de análise clínica de hálito que se mostrar eficaz, os pesquisadores enfatizam que os dispositivos não vão chegar ao consultório de seu médico tão cedo. “Mesmo com um bom progresso, isso vai levar de cinco a dez anos”, acautela Martinez.
O jogo dos cacos de vidro
Traduzido de: Broken Glass Yields Clues to Climate Change
Copos comuns de vidro e as partículas de poeira atmosférica se quebram em padrões semelhantes
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Tamanho comparativo das partículas de poeira na atmosfera, de acordo com uma fotografia de um satélite de uma tempestade de poeira. > |
27 de dezembro de 2010
Pistas para o clima futuro podem ser encontradas na forma com que um copo comum de vidro se espatifa.
Os resultados de um estudo, publicado nesta semana em Proceedings of the National Academy of Sciences, indicam que as microscópicas partículas de poeira podem se fragmentar em padrões semelhantes aos copos e outros objetos facilmente quebráveis.
A pesquisa, realizada pelo cientista Jasper Kok do Centro Nacinal de Pesquisas Atmosféricas (NCAR), indica que existem várias vezes a mais partículas de poeira em suspensão na atmosfera do que se acreditava antes, uma vez que a poeira, quando esfacelada, produz uma quantidade inesperadamente alta de grandes “cacos”.
A descoberta tem implicações na compreensão das futuras mudanças climáticas porque a poeira desempenha um papel importante no controle da quantidade de energia solar na atmosfera.
Dependendo de seu tamanho e outras características, algumas partículas refletem a energia do Sol, enquanto outras aprisionam a energia na forma de calor.
“Pequenas como são, os aglomerados de partículas de poeira nos solos se comportam quando sofrem um impacto da mesma forma que um copo de vidro caindo no chão da cozinha”, diz Kok. “Conhecer esse padrão pode nos auxiliar a construir um quadro mais claro sobre como vai se parecer nosso clima no futuro”.
O estudo pode também aumentar a precisão da previsão do tempo, especialmente nas regiões naturalmente poeirentas. As partículas de poeira afetam a formação de nuvens e a precipitação, assim como as temperaturas.
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O segredo da poeira na atmosfera e sua relação com o clima pode estar em copo comum de vidro. |
“Esta pesquisa fornece novas informações valiosas sobre a natureza e a distribuição da peira em aerossol na atmosfera”, declara Sarah Ruth, diretora de programa na Divisão de Ciências Atmosféricas e Geoespaciais da Fundação Nacional de Ciências (NSF) que financia o NCAR. “Os resultados podem levar a melhoramentos em nossa capacidade de modelar e predizer o tempo e o clima”.
A pesquisa de Kok se focalizou em um tipo de partícula em suspensão conhecida como poeira mineral. Essas partículas são emitidas usualmente quando grãos de areia são soprados de encontro ao solo, espatifando-se e enviando fragmentos pelo ar.
Os fragmentos podem ser “grandes” com até cerca de 50 microns de diâmetro, ou seja: um fio fino de cabelo humano.
As menores partículas, que são classificadas como argila e tem cerca de 2 microns de diâmetro, permanecem na atmosfera por cerca de uma semana, circulando grande parte do mundo e exercendo uma influência refrigerante, ao refletir o calor do Sol de volta para o espaço.
Partículas maiores, classificadas como silte, caem da atmosfera depois de poucos dias. Quanto maior a partícula, mais será sua tendência em causar um efeito de aquecimento na atmosfera. .
A pesquisa de Kok indica que a proporção de partículas de silte para as partículas de argila é de dois a oito vezes maior do que aquela usada nos modelos climáticos. Uma vez que os climatologistas calibram cuidadosamente os modelos para simular o verdadeiro número de partículas de argila na atmosfera, o artigo sugere que os modelos provavelmente incorporam um erro quando se trata de partículas de silte.
A maior parte dessas partículas maiores revolvem pela atmosfera no entorno de 2.000 km das regiões desérticas, de forma que ajustar sua quantidade nos modelos de computador deve gerar melhores projeções do clima futuro em regiões desérticas, tais como o Sudoeste dos Estados Unidos e a África do Norte.
Pesquisas adicionais serão necessárias para estabelecer se as temperaturas dessas regiões no futuro irão aumentar tanto ou mais do que o indicado pelos atuais modelos computacionais.
Os resultados do estudo também indicam que os ecossistemas marinhos, que sequestram carbono da atmosfera, podem estar recebendo uma quantidade muito maior de partículas de ferro em suspensão do que se estimava até agora.O ferro faz aumentar a atividade biológica, o que beneficia as cadeias alimentares dos oceanos, inclusive as plantas que absorvem carbono durante a fotossíntese.
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O equilíbrio energético da Terra e a radiação solar incidente são afetados pela poeira em suspensão na atmosfera. |
Além de influenciarem a quantidade de calor solar na atmosfera, as partículas de poeira também são depositadas na cobertura de neve das montahas, onde absorvem calor e aceleram o derretimento das neves. .
Faz muito tempo que os físicos sabem que certos objetos quebradiços, tais como vidros, rochas e até núcleos atômicos, se fragmentam em padrões previsíveis. Os fragmentos resultantes seguem certas faixas de tamanhos, com uma distribuição previsível de pedaços pequenos, médios e grandes. Os cientistas se referem a esses padrões como “invariância de escala” ou “auto-similaridade”.
Os físicos desenvolveram fórmulas matemáticas para os processos pelos quais as rachaduras se propagam de maneira previsível quando um objeto quebradiço se espatifa.
Kok teorizou que seria possível empregar essas fórmulas para estimar as faixas de tamanhos das partículas de poeira. Aplicando as fórmulas para padrões de ruptura de objetos quebradiços à medição dos solos, Kok estabeleceu a distribuição de faixas de tamanho das partículas de poeira emitidas.
Para sua surpresa, as fórmulas descreviam quase que exatamente as medições das partículas de poeira. .
“A ideia que todos esses objetos se espatifam da mesma forma é uma coisa bela, realmente”, diz Kok. “É a maneira da natureza de criar ordem a partir do caos”.
Mais sobre o “Efeito Placebo”
Isaac Asimov cita em uma introdução de um dos artigos dele reunidos em um só livro (não me perguntem qual…) uma anedota sobre Niehls Bohr.
Supostamente, Bohr tinha uma “ferradura da sorte” pregada na parede por trás de sua mesa de trabalho. Quando alguém o questionava sobre essa superstição, dizem que Bohr respondia que ele, definitivamente, não acreditava que aquilo pudesse trazer sorte, mas… “tinham explicado para ele que a ferradura traria sorte, acreditasse ele ou não”.
Pois justamente quando nosso companheiro Igor Santos publica no 42 uma matéria expondo os “Florais de Bach” como um placebo sem vergonha, o EurekAlert traz uma notícia de um artigo publicado na PLoS ONE, com o sugestivo título (da notícia) “Placebos Funcionam – até sem enganação”.
De acordo com o press-release, “pesquisadores do Centro de Pesquisas Oscher da Escola de Medicina de Harvard e do Centro Médico Beth
Israel Deaconess (BIDMC) descobriram que os placebos funcionam até quando não se faz a aparentemente necessária dissimulação”.
Segundo a nota, o efeito dos placebos é tão “real” que diversos médicos o aplicam quase que livremente a seus clientes, o que resulta em um problema ético. Para tirar a questão a limpo, o Dr Ted Kaptchuk, professor associado da EMH se juntou a seus colegas da BIDMC e realizou uma pesquisa (séria) onde os placebos eram honestamente descritos como “pilulinhas de açúcar” aos pacientes e até mesmo tinham a palavra “placebo” no rótulo.
Foram acompanhados 80 pacientes portadores da síndrome do cólon irritável, que foram divididos em dois grupos. O grupo de controle não recebeu medicação alguma e o outro grupo foi instruido a tomar duas doses diárias daquilo que foi descrito como “meras pilulinhas de açúcar”. Os médicos chegaram mesmo a afirmar a seus pacientes que “não precisavam nem acreditar no efeito placebo. Apenas tomassem as pílulas”.
O realmente surpreendente (ou nem tanto…) foi que o grupo que tomou as pilulas, depois de três semanas, relatou um número significativamente maior de “melhora” dos sintomas (59%, contra 35% do grupo de controle). Segundo a nota, os médicos declararam que o resultado foi totalmente inesperado, mas sugerem que “mais do que simples ‘pensamento positivo’, existe um grande valor na mera execução de um ‘ritual de tratamento’ médico”, nas palavras atribuídas ao Dr. Kaptchuk.
Ora, ora… O bom doutor poderia ter poupado bastante tempo e pesquisas, se tivesse consultado o ScienceBlogs-BR e, nele, o post no Ecce Medicus sobre o Efeito Hawthorne.
Homeopatia, acupuntura, quiroprática, até mesmo Florais de Bach…. O tratamento é meio caminho para a cura (coisa que os curandeiros já sabiam muito antes de Galeno).
O artigo em questão na PLoS ONE é Kaptchuk TJ, Friedlander E, Kelley JM, Sanchez MN, Kokkotou E, et al. (2010) Placebos without Deception: A Randomized Controlled Trial in Irritable Bowel Syndrome. PLoS ONE 5(12): e15591. doi:10.1371/journal.pone.0015591
Vai um pouquinho de arsênico aí?…
Alerta do Tradutor: A notícia está traduzida do original linkado acima. O tradutor não só não se responsabiliza pela exatidão da mesma, como já leu em outras fontes que o alarde sobre a real significância desta notícia pode estar altamente exagerado
Uma nova bactéria devoradora de arsênio muda a visão dos cientistas dobre a vida em outros planetas.
2 de dezembro de 2010
Por Carrie Arnold, Colaborador do ISNS
Inside Science News Service
WASHINGTON (ISNS) — Uma espécie de bactérias descoberta na California pode ser capaz de sobreviver em condições dignas de outro planeta. Ela pode fazer um lanchinho de arsênico como se o veneno fosse requeijão e biscoitos.
O arsênico é um notório veneno que tem tido um papel importante em novelas de crime e mistério. No entanto, um estudo recente mostra que esta bactéria não só pode tolerar a toxina metálica, como pode incorporar impunemente o arsênico em seu DNA e proteínas.
“Esse estudo é uma novidade muito entusiasmante”, declarou o bioquímico Barry Rosen da Universidade Internacional da Florida em Miami que não participou do estudo. “Nenhum outro organismo já identificado é capaz de fazer isso”.
Muitas outras bactérias podem transformar o arsênico em compostos químicos inofensivos, diz Rosen, mas este é o primeiro micróbio que realmente incorpora o arsênico em suas bio-moléculas.
Todas as espécies de vida – desde micróbios até os mamíferos, passando por aquilo que podemos um dia encontrar em Marte – precisa de seis elementos: carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. Sem esses elementos, os biólogos acreditam que a vida não pode existir.
Entretanto, o arsênico é um parente próximo do fósforo. Tão próximo que alguns astro-biólogos – cientistas que estudam a origem e a evolução da vida no universo – se perguntavam se alguns organismos poderiam usar arsênico no lugar do fósforo em suas reações bioquímicas.
As bactérias que vivem nas profundezas salobras e ricas em arsênico do Lago Mono no Leste da California, claramente evoluíram de modo a poder tolerar o arsênico, mas a equipe de cientistas liderada por Felisa Wolfe-Simon do Instituto de Astro-biologia da NASA em Menlo Park, California, foi um passo adiante. Uma vez que o arsênico é tóxico para os seres humanos precisamente porque nossos corpos o usam como um (mau) sucedâneo para o fósforo, Wolfe-Simon questionou se alguns organismos não poderiam ter-se adaptado para realizar essa substituição.
O resultado da pesquisa, publicado hoje online na Science,
apresentou ao mundo um tipo de bactéria Halomonadaceae [nota do tradutor: uma família de Proteobactérias] amantes do sal chamado GFAJ-1, que podem usar o arsênico em substituição ao fósforo, sem efeitos adversos aparentes.
Wolfe-Simon e seus colegas coletaram amostras de lodo do fundo do Lago Mono e tentaram cultivar as bactérias em um ambiente isento de fósforo. Incapacitado de formar fosfatos, organismo algum deveria ter prosperado. Porém, Wolfe-Simon descobriu que a GFAJ-1 realmente prosperava em um meio isento de fósforo.
“Para ser honesta, eu pensei que tinha feito alguma lambança”, confessa Wolfe-Simon. Repetidas experiências mostraram a Wolfe-Simon que ela não tinha cometido um erro: as [colônias de] bactérias estavam realmente crescendo sem fósforo.
Os resultados iniciais de Wolfe-Simon indicavam que a GFAJ-1 não precisava de arsênico para crescer – na verdade elas cresciam 1,6 vezes mais rápido quando dispunham de fósforo, em lugar de arsênico – mas também não dependiam só de fósforo.
Os pesquisadores então cultivaram a GFAJ-1 em arsênico radioativo, para ver se elas estavam realmente usando arsênico no lugar do fósforo. Em células normais, os grupos de fosfatos são ligados às proteínas, ligando e desligando estas, o que afeta o metabolismo das células. Moléculas de gordura com grupos de fosfatos formam a membrana da célula e a estrutura da molécula de DNA é feita de açúcares e fosfatos.
Depois que as GFAJ-1 tiveram tempo de incorporar o arsênico radioativo,
Wolfe-Simon isolou e separou as bactérias em proteínas, lipídios e ácidos nuclêicos. Os pesquisadores encontraram radiatividade em cada uma das três frações, o que indicava que a GFAJ-1 estava usando o arsênico em suas biomoléculas.
De acordo com Rosen, ainda são necessários mais estudos para demonstrar que o arsênico realmente substituiu o fósforo.
“Eles não demonstraram que qualquer molécula específica tenha arsênico nela e, se ela contiver arsênico, que ela ainda está ativa e funcional”, pondera Rosen. “Isso tem várias implicações para a vida extraterrestre que pode usar um tipo de química diferente daquela que temos na Terra”.
Astro-biólogos normalmente procuram por sinais de vida em outros planetas na forma de traços químicos dos seis elementos necessários para a vida. Essas descobertas podem significar que os cientistas precisam abrir o leque de assinaturas químicas da presença de vida. Embora mais estudos sejam necessários para comprovar que o arsênico foi realmente empregado no lugar do fósforo, tanto Rosen, como Wolfe-Simon declararam que as implicações são relevantes.
“[O presente estudo] implica em mudarmos a maneira como pensamos em ciência e mudarmos a maneira como pensamos a respeito de vida”, declarou Wolfe-Simon. “Se sabemos tão pouco sobre a vida aqui na Terra, como vamos encontrá-la em outro lugar?”
A física dos tubarões
O segredo do sucesso dos tubarões
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WASHINGTON, D.C., 23 de novembro de 2010 — Novas pesquisas realizadas na Universidade do Sul da Florida sugerem que um dos segredos da evolução dos tubarões está oculto em uma de suas características menos aparentes – escamas flexíveis no corpo desses predadores sem par tornam eles caçadores mais eficientes por permitir que eles mudem de direção enquanto se movem a toda velocidade.
A chave para essa capacidade reside no fato de que as escamas controlam a turbulência do fluxo de água ao longo do corpo das criaturas, afirma Amy Lang da Universidade do Alabama que vai apresentar o trabalho feito em conjunto com seus colegas da Universidade do Sul da Florida, hoje, no encontro anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da Sociedade Americana de Física em Long Beach, California.
A turbulência dos fluxos é um problema em sistemas tais como o projeto de aeronaves, explica Lang, porque isso tende a causar vórtices que prejudicam a velocidade e a estabilidade.
“Na natureza, se examinarmos as superfície [dos corpos] dos animais, descobrimos que elas não são lisas”, argumenta ela. “Elas tem padrões. Por que? Uma das utilidades comuns em criar um padrão em uma superfície é controlar o fluxo – como é o caso dos pequenos recessos nas bolas de golfe que permitem que a bola voe mais longe. Nós acreditamos que as escamas dos tubarões, nadadores bem rápidos, servem para um propósito semelhante: o controle da turbulência de fluxo”.
Com base nas medições experimentais e nos modelos de escamas de tubarão, a equipe da Dra. Lang descobriu que as bases das escamas da espécie tubrão-mako (que são, literalmente, pequenos dentes que recobrem seu corpo) são mais estreitas na base, onde se fixam no corpo, do que nas extremidades externas. Esse formato cônico permite que as escamas sejam facilmente manipuladas em ângulos de 60º ou mais, dotando-as de um movimento capaz de compensar as turbulências, eriçando os dentículos.
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Mais ainda, essas escamas flexíveis só são encontradas nas partes do corpo onde a turbulência de fluxo é mais provável de acontecer, tal como por trás das guelras na lateral do corpo.O eriçamento dos dentículos é, provavelmente, o mecanismo de controle da turbulência de fluxo para o tubarão-mako.
“Enquanto nos aprofundamos nas investigações, ficamos imaginando as aplicações no controle de turbulência de fluxo para o projeto de aviões, helicópteros, turbinas eólicas – tudo aquilo onde a turbulência de fluxo seja um problema”, acrescenta Lang. .
O resumo da apresentação, “Recent Observations on Shortfin Mako Scale
Flexibility as a Mechanism for Separation Control” pode ser encontrado aqui: http://meetings.aps.org/Meeting/DFD10/Event/134387
O trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências (NSF)
Crédito das imagens:P. Motta/Univ. South Florida.
Nota do tradutor: por que será que a Lucia Malla me veio à lembrança?…
Lulas luminescentes
[ Livremente traduzido de: Glowing Squid ]
Simbiose “brilhante”: as lulas e suas amigas bactérias
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O oceanógrafo Kelly Benoit-Bird da Universidade do Estado do Oregon e seus colegas conseguiram rastrear por sonar a lula de Humboldt. A capacidade de rastrear as lulas pelo sonar pode revelar novos detalhes sobre como funcionam os ecossistemas oceânicos. |
Nas águas profundas dos oceanos, algumas vezes é difícil se esconder dos predadores. Por isso mesmo tantas criaturas marinhas desenvolveram métodos de camuflagem extraordinários.
Cefalópodes, tais como polvos, lulas e sépias, são mestres na camuflagem, de dia ou de noite. Na verdade, a lula havaiana tem vários métodos de disfarce para sua auto-preservação.
“Durante o dia, se elas forem expulsas das areias, elas saem e repousam sobre a superfície com uma capa de areia, tentando ficar invisíveis”, conta Margaret McFall-Ngai, professora de microbiologia médica e imunologia na Universidade de Wisconsin-Madison. “E, se isso não funcionar, elas soltam tinta. Elas próprias ficam completamente brancas, tão transparentes quanto possível, e deixam para trás aquela bolha de tinta do mesmo tamanho que elas”.
Com o apoio da Fundação Nacional de Ciências (NSF), McFall-Ngai e sua equipe estudam outra forma de camuflagem da lula havaiana: uma que brilha no escuro!
Esse pequeno animal noturno tem um relacionamento mutuamente benéfico com uma bactéria chamada Vibrio fischeri
que vive por baixo da lula. As bactérias permitem que a lula produza uma luz que, por sua vez, permite que a lula escape das coisas que poderiam fazer dela uma refeição. “A lula emite uma luminescência ventral que, frequentemente, é muito próxima da qualidade da luz que vem da Lua e das estrelas à noite”, explica McFall-Ngai.
Assim, do ponto de vista dos peixes que olham de baixo para cima, à procura de algo para comer, as lulas ficam camufladas contra o fundo do céu estrelado, uma vez que não lançam uma sombra.
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Bonnie Bassler passa seus dias ouvindo a conversa entre as bactérias e o que ela escutou pode surpreender você. Acontece que esses pequenos organismos unicelulares estão “contando cabeças” para entrar em ação. |
“É como um ‘dispositivo de invisibilidade Klingon’ “, acrescenta ela.
No entanto, as Vibrio fischeri não ficam na lula o tempo todo. Todos os dias, respondendo à marcação da aurora, a lula ejeta 90% das bactérias de volta para o mar. “E aí, enquanto a lula repousa quieta sobre a areia, as bactérias se reproduzem na cripta, de forma que, quando a lula sai no entardecer, está com uma tripulação completa de Vibrio fischeri luminescentes, conta McFall-Ngai.
A chave para este relacionamento simbiótico entre as lulas e as bactérias é um “órgão de luz”.
“O órgão de luz tem semelhanças morfológicas e anatômicas notáveis com os olhos. Tem uma lente, um sucedâneo de iris e tecido refletor”, explica ela.
Pouco depois que os ovos da lula eclodem, os recém-nascidos “convidam” as bactérias jeitosas a entrar.
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Um novo estudo revela que esta moréia – que pode chegar até quase três metros – captura e consome suas presas (usualmente grandes peixes, polvos e lulas) com uma estratégia sem paralelos que envolve dois conjuntos de mandíbulas. |
A pesquisadora assistente (pós-graduação) Elizabeth Heath-Heckman realiza estudos microscópicos das lulas recém-nascidas, com apenas alguns dias de vida. “Existem algumas estruturas que são específicas do órgão de luz dos bebes, em oposição ao órgão de luz de um adulto”, diz ela. “Os jovens tem protrusões chamadas apêndices que os ajudam a coletar água do mar, trazendo as bactérias para dentro do órgão de luz”.
“As bactérias vivem dentro da lula, mas não dentro das células da lula”, continua Heath-Heckman. “Assim, temos essa espécie de caverna, este tipo de ninho que a lula cria para as bactérias”.
Então, que vantagem as bactérias tiram desse relacionamento?
“Sempre que as bactérias estiverem em um ambiente onde possam obter nutrientes e aumentar sua população, esse será um bom lugar para estar”, explica McFall-Ngai.
Essa estratégia de contra-iluminação anti-predadores pode ter várias aplicações para a espécie humana. .
Experts em ciências de materiais da Força Aérea dos EUA já estão estudando possíveis melhoramentos nas camuflagens por meio das qualidades refletoras da simbiose lulas-bactérias. Os cientistas também querem saber mais sobre como as duas espécies se comunicam.
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A fêmea da lula sépia Euprymna scolopes bota camadas de 100 a 200 ovos no cascalho de coral e os recobre com uma camada de areia. Após cerca de 20 dias, os ovos eclodem e os animais recém-nascidos imediatamente ficam prontos para serem colonizados pelas Vibrio fischeri presentes nas águas vizinhas. |
“Então, no nível mais básico, nós estamos perguntando como as células animais falam com as células bacterianas: qual é a linguagem comum às duas e o que foi conservado ao longo da história evolutiva desta conversa”, prossegue McFall-Ngai, que também está tentando que tipo de sinal as lulas recém-nascidas usam para atrair inicialmente as “boas” bactérias. “Como é que o animal sabe que elas são um simbionte benéfico e não um patógeno”? Esse é outro aspecto do estudo que pode auxiliar o conhecimento da fisiologia e da medicina para seres humanos.
As lulas havaianas vivem apenas por um ano, mas existem populações saudáveis delas onde McFall-Ngai e seus colegas coletam os animais na Baia Kaneohe, na ilha havaiana de Oahu. McFall-Ngai diz, também, que esse é um animal fascinante para ser estudado.
“Elas são animais realmente bonitos. Elas também são de tamanho adequado, nem muito grandes, nem muito pequenas. Alguém me disse certa vez: ‘estude algo do tamanho de seu polegar’ e esse é exatamente o tamanho delas, mas elas são realmente exóticas”, acrescenta ela.
E são “cabeças”!
“Elas são parentes dos polvos, animais realmente espertos. Elas muito provavelmente são mais espertas do que os peixes, com cérebros bem grandes com relação ao tamanho do corpo”, observa ela.
Do ponto de vista da pesquisa em geral, McFall-Ngai diz que se sente realmente afortunada em ser uma cientista. “Eu acho que deve ser uma dádiva para qualquer cientista, se encontrar em uma carreira e estar sempre animada acerca da próxima pergunta e sobre o que os estudantes estarão descobrindo”.
Miles O’Brien, Correspondente da Science Nation
Marsha Walton, Produtora da Science Nation
Som em “mão única”
[ Traduzido de: One Way Sound ]
Um novo material permitirá um melhor imageamento por ultrassom.
19 de novembro de 2010
Por Phillip F. Schewe
Inside Science News Service
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A redução da interferência entre as ondas pode melhorar a qualidade das ultrassonografias. |
WASHINGTON (ISNS) — A grande maioria das vias terrestres permitem o fluxo de veículos em ambas as direções. No entanto, em certas circunstâncias, tais como as ruas congestionadas de uma cidade, faz mais sentido limitar o tráfego em apenas uma direção. Com a eletricidade também acontece ser necessário “retificar” a corrente – ou seja, fazer com que os elétrons se movam em apenas uma direção – usando um dispositivo chamado diodo. Uma corrente elétrica em “mão única” é conveniente porque permite, por exemplo, ligar e desligar transistores, além de outras coisas.
Fazer com que ondas de som se movam em apenas uma direção já é mais difícil por causa da maneira pela qual as ondas de som se movem através de um material. Ondas sonoras consistem de perturbações do tipo empurra-puxa que primeiro comprimem átomos ou moléculas – estejam elas em um meio sólido ou em um meio gasoso como o ar – e depois os deixam descomprimir. Essa perturbação atua ao longo da direção de propagação do som.
Agora, pela primeira vez, cientistas da Universidade de Nanjing na China conseguiram, finalmente, criar um retificador de som. O retificador acústico funciona sobre as ondas sonoras que passam através de um meio aquoso e se compõe de duas peças diferentes.
A primeira delas é um material especial – um líquido cheio de bolhas microscópicas – no qual as ondas sonoras que entram em uma determinada frequência (pulsações por segundo) saem dele com uma frequência que é o dobro da original. A segunda consiste de um dispositivo em camadas que alterna finas fatias de vidro e água que funcionam como um filtro, permitindo a passagem das ondas sonoras com a frequência dobrada, mas não as ondas sonoras originais.
Se fizermos meia-volta com o dispositivo, as ondas sonoras com a frequência original não passam mais pelo filtro. Com efeito, a combinação da parte que duplica a frequência com a parte filtrante funciona como um “diodo” para ondas sonoras.
Mas para que podem servir retificadores acústicos? Afinal, quando uma banda toca uma música, um ouvinte quer que o som esteja livre para ir e vir, já que diversos efeitos musicais dependem de se ouvir simultaneamente as ondas sonoras iniciais e as refletidas.
Mas música é uma coisa e imageamento é outra.
No imageamento por ultrassom – o processo mais usado para imagear um feto – as ondas sonoras são enviadas para dentro do corpo. As ondas refletidas retornam ao instrumento imageador e os sensores que o circundam, formando a imagem exibida na tela. No entanto, algumas ondas refletidas sofrem a interferência das ondas emitidas, o que diminui a clareza e a definição da imagem. Se conseguirmos impedir que as ondas refletidas atinjam a fonte do ultrassom, conseguiremos obter imagens claras e precisas.
“Esse dispositivo permite a manipulação da energia acústica de forma a criar espelhos unidirecionais para evitar que as fontes de ultrassom sofram interferência das ondas refletidas”, declara Jianchun Cheng, um dos pesquisadores de Nanjing. “Ele também pode ser usado como uma barreira sônica para bloquear o ruído ambiente em apenas uma direção”.
Cheng e seus colegas publicaram os detalhes de seu retificador acústico na edição de 24 de outubro de Nature Materials.
Xiang Zhang, um expert em manipulação de ondas sonoras que não esteve envolvido com o trabalho feito em Nanjing, afirmou que o trabalho é “um passo significativo na demonstração do conceito de um diodo acústico com o uso de bolhas em suspensão. Com algum refinamento na engenharia, esse espelho acústico unidirecional pode ter aplicações interessantes em terapias e imageamento de alta definição por ultrassonografia, ao repelir as ondas refletidas”.
Zhang, um destacado cientista e engenheiro na Universidade da California em Berkeley, publicou seu próprio artigo na edição de 8 de novembro de Nature Physics, sobre como aumentar a definição do imageamento acústico com o emprego de metamateriais perfurados em um padrão de colméia. Normalmente a definição de uma imagem não pode ser melhor do que um pouco mais do que a frequência das ondas usadas para formar a imagem. Porém o dispositivo acústico de Zhang, desenvolvido em conjunto com Francisco Garcia-Vidal da Universidad Autonoma de Madrid na Espanha, a resolução da imagem é cerca de 50 vezes mais fina do que o tamanho das ondas incidentes.
