A atmosfera de Titã
[Livremente traduzido daqui: Unraveling the Chemistry of Titan’s Hazy Atmosphere ]
Pesquisa busca informações sobre como uma molécula chave na atmosfera de Titã é formada e dá algumas pistas sobre a evolução das atmosferas de Titã e da Terra
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Vista de Saturno e Titã criada pela combinação de imagens obtidas pela espaçonave Cassini em janeiro de 2008. |
15 de setembro de 2009
Uma equipe internacional de cientistas anunciou a confirmação de uma reação química chave para a formação de moléculas de triaceltileno na atmosfera ultra resfriada da lua de Saturno, Titã.
Uma vez que se acredita que a atual atmosfera de Titã seja semelhante à atmosfera primeva da Terra, o estudo sugere que o triacetileno também pode ter se formado na atmosfera primeva da Terra e fornece pistas para a evolução da atmosfera terrestre que existiu antes do aparecimento da vida no planeta, a cerca de 3,5 bilhões de anos.
As descobertas aparecem na edição online de 14 de setembro de 2009 de Proceedings of the National Academy of Sciences. O estudo foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências (NSF).
O triacetileno é uma substância da família dos poli-inos [polímeros de hidrocarbonetos não saturados com triplas ligações entre átomos de carbono]. Acredita-se que os poli-inos sirvam como escudos contra a radiação ultravioleta nos ambientes planetários, tal como o ozônio na atmosfera terrestre antes do surgimento da vida, e constituem componentes importantes da neblina alaranjada e composta de aerossóis que envolve Titã.
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Três vistas de Titã: um composto de cor natural, monocromático e falsa-cor. |
Os cientistas vem estudando o papel do triacetileno, bem como de outro poli-ino, o diacetileno, na evolução química da atmosfera de Titã nas últimas quatro décadas. O triacetileno e diacetileno são moléculas que consistem, respectivamente, de seis e quatro átomos de carbono e dois átomos de hidrogênio. Os átomos em cada molécula são conectados por ligações simples e triplas, alternadamente.
Infelizmente, os processos subjacentes que dão início e controlam a formação e o crescimento desses dois poli-inos são os menos conhecidos até a presente data. Com base em estudos limitados de laboratório sobre a formação de suspensões coloidais, os primeiros químicos planetários tentaram desenvolver modelos foto-químicos da atmosfera de Titã. Ralf Kaises, físico-químico da Universidade do Hawaii, co-autor do estudo, verificou que “surpreendentemente, os modelos foto-químicos revelearam mecanismos inconsistentes para a produção de poli-inos” (um “mecanismo” é a sequência de passos em uma reação química).
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Uma vista em ultravioleta do lado noturno da atmosfera superior de Titã e suas várias camadas de fina névoa. |
A chegada da espaçonave Cassini em Titã em 2004 e o pouso de sua sonda Huygens na superfície de Titã em 2005, confirmaram a abundância de diacetileno e acetileno em Titã. O acetileno [na nomenclatura IUPAC: etino] é composto de dois átomos de carbono e dois de hidrogênio, com os átomos de carbono interligados por uma ligação tripla. Também foi detectado o triacetileno na camada mais externa da atmosfera de Titã, um ion positivamente carregado de triacetileno com um átomo de hidrogênio a mais. A missão revelou, também, que a transformação de acetileno e diacetileno em poliacetilenos, tais como o triacetileno, são provavelmente um dos passos mais importantes na evolução das atmosferas planetárias.
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Da esquerda para a direita: imagens do radical etinil, acetileno, diacetileno e triacetileno. |
Para desvelar a formação do triacetileno e fornecer um modelo foto-químico mais preciso, Kaiser e seus colaboradores primeiramente confirmaram em seu laboratório na Terra que o triacetileno poderia ser formado pela colisão de um único radical etinil e uma molécula de diacetileno. O etinil é altamente reativo e composto de dois átomos de carbono conectados por uma ligação tripla e um elétron solitário no átomo de carbono externo. É esse elétron solitário (ou radical) que dá iníico ao ataque do etinil a outras moléculas (ver imagem ao lado). O etinil é produzido na atmosfera de Titã pela foto-dissociação do acetileno pela luz ultravioleta (a foto-dissociação é uma reação química que emprega fótons de luz para quebrar uma substância química).
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Concepção artítica da descida da Sonda Huygens da ESA à superfície de Titã. |
Na experiência, o grupo de Kaiser usou uma máquina de “feixe molecular cruzado” para fazer colidir feixes supersônicos gasosos de eitinil e diacetileno. Medições com espectrômetro de massa dos produtos da reação confirmaram a formação de triacetileno, mais um átomo isolado de hidrogênio.
Para revelar o mecanismo envolvido na formação do triacetileno, Alexander Mebel, um químico teórico da Florida International University, combinou os resultados experimentais com modelos computacionais da reação do etinil e do diacetileno. Os modelos teóricos computacionais também contemplam a distribuição tridimensional dos elétrons nos átomos e, dessa forma, o nível de energia total de cada molécula.
As computações de Mebel confirmaram que o triacetileno pode ser formado a partir da reação de um único radical etinil que colida com uma molécula de diacetileno e a existência de três moléculas transientes intermediárias.
O que talvez seja mais importante, uma vez que a temperatura da atmosfera de Titã varia de -73ºC a -179ºC, o que torna imperativo que as reações químicas sejam exergônicas (liberem energia), as computações de Mebel confirmaram que a formação de triacetileno libera energia.
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Imagem de objetos semelhantes a pedras capturada pela sonda Huygens durante sua descida à superfície de Titã. |
Para completar os estudo, Danie Liang e Yuk Yung, cientistas planetárias na Academia Sinica de Taiwan e California Institute of Technology (Caltech), respectivamente, realizaram estudos de modelagem foto-química da atmosfera de Titã. Os modelos indicam que o triacetileno pode servir como matéria-prima para a formação de poli-inos maiores e mais complexos que seriam os precussores dos aerossóis que formam as camadas de neblina que envolvem Titã.
Para o futuro, Kaiser vai combinar os resultados de suas pesquisas com as observações com base na Terra da atmosfera de Titã. Alan Tokunaga, astrônomo da Universidade do Hawaii, está realizando atualmente essas observações através do telescópio infravermelho situado no topo do vulcão inativo Mauna Kea, no Hawaii.
Os co-autores do artigo são: Xibin Gu e Seol Kim, Universidade do Hawaii; Alexander Mebel, Florida International University; Danie Liang, Academia Sinica; e Yuk L. Yung, Caltech.
O estudo é financiado pela Divisão de Química e pelo Escritório Internacional de Ciências e Engenharia da NSF (Gu, Kim, Kaiser, Mebel), e pelo Conselho Nacional de Ciências de Taiwan (Liang).
Uma chuveirada… de doenças
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Você pensa que, quando toma uma boa ducha em seu banheiro, está se
limpando e, em consequência, fica menos exposto a doenças, não é?…
Pois, bem. Um estudo divulgado pela Universidade do Colorado em Boulder
diz que não é bem assim.
Segundo o estudo,
quando você abre o chuveiro, leva pela cara uma chuva de bactérias
patogênicas que se acumulam em películas que se formam no interior do
crivo dos chuveiros..
Isso foi o que os pesquisadores encontraram, usando instumentos high-tech e processos laboratoriais na análise de 50 crivos de chuveiros em nove cidades de sete diferentes estados americanos, inclusive as cidades de Nova York, Chicago e Denver. Eles descobriram que cerca de 30% dos crivos abrigavam níveis significativos de Mycobacterium avium, uma espécie de patógeno ligado a doenças pulmonares que frequentemente atacam pessoas com sistemas imunológicos deficientes, mas que também pode infectar pessoas saudáveis.
O Professor Norman Pace, da UC Boulder, principal autor do estudo, disse que, apesar de não ser algo tão surpreendente encontrar essas bactérias nas redes de água públicas, a concentração observada nessas películas nos crivos dos chuveiros era cerca de 100 maior do que o normalmente esperado. Segundo ele:
— Se você abre o chuveiro e leva pela cara aquele jato inicial do chuveiro, você provavelmente está recebendo uma carga particularmente grande de Mycobacterium avium, o que não faz bem nenhum à saúde.
O estudo é publicado na edição online de hoje de Proceedings of the National Academy of Sciences. Os co-autores incluem os pesquisadores Leah Feazel,
Laura Baumgartner, Kristen Peterson e Daniel Frank, da UC Boulder e o Professor Associado de Pediatria da UC Denver Kirk Harris.
Pesquisas anteriores, realizadas no Hospital Judáico Nacional em Denver, indicaram um aumento no número de infecções pulmonares causadas pela espécies de micobactérias não relacionadas com a tuberculose, tais como a M. avium, provavelmente ligado ao fato das pessoas estarem fazendo mais uso de duchas de chuveiros do que banhos de imersão. As bactérias são espalhadas em um aerossol pelos chuveiros e são facilmente inaladas pelas pessoas.
É muito difícil medir os níveis de contaminação dos chveiros e esse estudo teve que lançar mão de técnicas tais como a polymerase chain
reaction, ou PCR (Reação em cadeia da polimerase), nas amostras das películas colhidas para identificar as “assinaturas” de patógenos presentes.
Mais preocupante ainda foi a constatação feita pelos pesquisadores de que o cloro, não só não é eficaz contra esses tipos de bactérias, como parece “abrir o caminho” para as espécies resistentes, livrando-se de outras bactérias menos infecciosas.
Os autores do estudo dizem que não é por isso que as pessoas devem deixar de tomar banhos de chuveiro. O risco só é um pouco maior para as pessoas com algum tipo de imunodeficiência. Porém, associados a dados sobre níveis de patógenos presentes em ambientes com ar-condicionado e outros com grandes concentrações de pessoas em locais restritos, levam à conclusão de que as condições de higiene nas grandes conurbações não são nem perto do que se acreditava.
Curiosamente, o press-release do EurekAlert não faz qualquer menção a algo que me parece óbvio: limpe a porqueira do crivo do chuveiro regularmente!
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Ciência vs Política (e Religião, é claro…)
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O tema deste mês versa sobre o relacionamento entre ciências e política, especialmente sobre a influência das religiões na política e, mais especificamente, sobre a celeuma levantada acerca das crenças “criacionistas” da Senadora Marina Silva e sua capacidade para exercer a Presidência da República. Para não deixar as coisas saírem da perspectiva, algumas considerações prévias são necessárias.
A primeira coisa a deixar bem claro é que, muito mais do que o pensamento religioso, o pensamento político é diametralmente oposto ao pensamento científico. A política – em sua forma mais elevada – é a arte de distribuir o desagrado entre todos, de forma a que todos se conformem com sacrifícios individuais em prol de um bem-maior comunitário. Em sua forma mais baixa, é a arte de fazer com que as pessoas acreditem que isso está acontecendo, enquanto uma minoria usufrui das benesses em detrimento da maioria. Em suma, uma arte de acomodar descontentamentos.
Ora, em ciência, não dá para “acomodar”: ou as coisas são, ou não são. Não dá para fazer a gravidade funcionar em sentido contrário e fazer com que a água vá morro acima, apenas para contentar os eleitores que moram no alto. Pi não passa a ser igual a 3 porque fica mais fácil calcular (para desespero dos preguiçosos mentais que “detestam matemática”). E um embrião não é um “ser humano” só porque é vivo (não importa o que esta ou aquela “Sagrada Escritura”, interpretada por este ou aquele personagem auto-intitulado como “infalível”, diga) – inclusive alguns desses viventes que passam muito além do estágio embrionário – a julgar pelo seu procedimento – também não se enquadram na minha definição de “ser humano”, mas, aí, é questão de opinião…
Por outro lado, analisando a suposta “laicidade” do Estado Brasileiro, constatamos que essa “laicidade” é uma falácia: no máximo, o que temos é um “ecumenismo”. “Deus” é uma “claúsula pétrea” da Constituição: vide os preâmbulos de todas as Constituições do Brasil; a atual reza assim (copiado daqui – o grifo é meu):
PREÂMBULO
Nós, representantes do povo brasileiro, reunidos em Assembléia Nacional Constituinte
para instituir um Estado Democrático, destinado a assegurar o exercício dos direitos
sociais e individuais, a liberdade, a segurança, o bem-estar, o desenvolvimento, a
igualdade e a justiça como valores supremos de uma sociedade fraterna, pluralista e sem
preconceitos, fundada na harmonia social e comprometida, na ordem interna e internacional,
com a solução pacífica das controvérsias, promulgamos, sob a proteção de Deus, a
seguinte CONSTITUIÇÃO DA REPÚBLICA FEDERATIVA DO BRASIL.
Portanto, não adianta discutir: no Brasil, Deus existe oficialmente. Cada um é livre para acreditar ou não, mas eu posso me valer juridicamente dos atributos divinos, uma vez que sua existência é implícita.
E, ainda citando a Constituição, temos que:
TÍTULO II
Dos Direitos e Garantias Fundamentais
CAPÍTULO I
DOS DIREITOS E DEVERES INDIVIDUAIS E COLETIVOSArt. 5º Todos são iguais perante a lei, sem
distinção de qualquer natureza, garantindo-se aos brasileiros e aos estrangeiros
residentes no País a inviolabilidade do direito à vida, à liberdade, à igualdade, à
segurança e à propriedade, nos termos seguintes:………………….
VI – é inviolável a liberdade de consciência e de crença, sendo
assegurado o livre exercício dos cultos religiosos e garantida, na forma da lei, a
proteção aos locais de culto e a suas liturgias;
Ou seja: por mais idiota ou inverossímel que seja sua crença, ela tem que ser respeitada. O que constitui “respeito” a uma crença e até que ponto vai “o livre exercício dos cultos religiosos”, é uma fronteira sabiamente (ou velhacamente…) inexplorada pelos legisladores. Tanto que um determinado culto pode xingar à vontade outro e pedir a sua(s) divindade(s) que exterminem de modo cruel e doloroso os rivais – contanto que dentro de seu “local de culto” – mas não pode “tomar a ‘justiça divina’ nas próprias mãos”… Acomodação…
Mas, na outra mão, o que podemos ter?… Existiria algo tal como uma “ciência oficial de Estado”?… (Sem trocadilho…) Graças a Deus, não!… É da própria natureza das ciências evoluirem e até modificarem inteiramente seus paradigmas, à medida em que os conhecimentos desvendam os mistérios e, em muitas vezes, comprovam que aquilo que “todo o mundo sabia”, não era bem assim… E, como nas ciências não há lugar para “consensos” sem prova experimental (diversos “consensos” científicos ruiram e continuarão a ruir frente aos fatos experimentais), o jogo político não tem lugar no progresso da ciência.
Entretanto, é a política quem decide onde, como, quando e em que os recursos da sociedade vão ser empregados. E aí, leitor, não ganha quem tem “mais razão”: ganha quem consegue convencer o maior número de “votos”. E – pior – geralmente quando confrontadas com uma decisão entre uma verdade incoveniente e uma mentira agradável, a maioria das pessoas tende a escolher a mentira agradável.
Até os ateus-militantes: escolhem acreditar que é possível convencer a todos pela mera argumentação lógica… (um suicído político, a meu ver…)
Este post faz parte da discussão do Blog “Roda de Ciência”. Por favor, comentários só aqui.
Novo tema de discussão para o “Roda de Ciência”
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Ditatorialmente eu outorguei um novo tema para o mês de setembro para o Roda de Ciência: Os políticos e as ciências.
O tema deriva de uma sugestão do Osame Kinouchi para discutir a aparente incompatibilidade da profissão religiosa da pré-candidata à presidência, Marina Silva, e o oficial secularismo professado pela Constituição.
A idéia é expandir um pouco mais o tema, deixando de focar apenas em uma pessoa, e discutir como e se é possível abrir as cabeças dos políticos-legisladores para que o desenvolvimento científico não seja podado por preconceitos e miopias tão ao gosto do eleitorado.
Como sempre, todos estão convidados a dar suas opiniões a respeito: meus companheiros do ScienceBlogs – Brasil, todos os blogueiros e, principalmente, os leitores.
Monopolos magnéticos!… (Opa!… Não é bem assim…)
Pois é… Fazendo um trocadilho, as notícias sobre os monopolos magnéticos foram grandemente exageradas…
Ethan Siegel publicou hoje um post: Magnetic Monopoles? Oh, dear. – esculachando o press-release que eu (todo bobo…) traduzi. A argumentação é bem simples: dois polos em uma mesma coisa – não importa o quão separados estejam – continuam sendo dois polos. E a “coisa” em questão é a bendita “Corda de Dirac”. Ele transcreve o resumo do artigo da Science, grifando a parte importante (que o redator do press-release parece que não leu):
Embora as fontes de campos magnéticos – monopolos magnéticos – tenham, até agora, se mostrado elusivos em tanto quanto partículas elementares, recentemente foram propostos vários cenários na área da física de matéria condensada com quase-partículas emergentes que se assemelham a monopolos.
Ainda citando o post de Siegel:
O que eles fizeram foi criar “cordas” magnéticas, ou magnetos muito longos e finos em uma estrutura, onde os polos Norte e Sul ficam separados por grandes distâncias. Se olharmos apenas uma extremidade da corda, só veremos um polo. Mas o outro polo continua lá, portanto não se trata de um monopolo. Se tentássemos partir a corda, ainda não conseguiríamos isolar uma das cargas magnéticas. A coisa funciona assim:
É claro que Siegel dá o devido valor ao trabalho dos cientistas alemães que realizaram as pesquisas, mas enfatiza que nem eles próprios disseram ter isolado (ou observado) um verdadeiro monopolo magnético.
E o site da Science publicou hoje a seguinte notícia: Físicos criam monopolo magnético – quase isso. Na notícia divulgada pela Science, fica bem claro que “monopolo magnético” é uma “licença poética”, tal como aquela da “divisão dos elétrons”. O que me parece que está acontecendo é que físicos de matéria condensada usam o termo “partícula” com uma certa liberalidade.
Não é, então, de estranhar que surjam confusões entre os meros mortais que não estão habituados ao jargão dos pesquisadores.
Enfim, monopolos magnéticos!
Pela primeira vez monopolos magnéticos são detectados em um magneto real
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Pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und
Energie conseguiram, em cooperação com colegas de Dresden, St. Andrews,
La Plata e Oxford, observar pela primeira vez monopolos magnéticos e a maneira pela qual eles emergem em um material real. Eles publicam esse resultado em Science dentro do website Science Express em 3 de setembro.
Monopolos magnéticos são partículas hipotéticas propostas pelos físicos que têm um único polo magnético – um polo Sul, ou um polo Norte. No mundo material isso seria realmente surpreendente porque as partículas magnéticas são normalmente observadas como dipolos – os polos Norte e Sul combinados. No entanto, existem diversas teorias que predizem a existência de monopolos. Entre outros, em 1931 o físico Paul Dirac foi levado por seus cálculos à conclusão de que monopolos magnéticos poderiam existir nas extremidades de tubos – chamados de Cordas de Dirac – que conduzem um campo magnético. Até agora, nenhum monopolo tinha sido detectado.
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Jonathan Morris, Alan Tennant e colegas
(HZB) realizaram uma experiêrncia de espalhamento de nêutrons no reator de pesquisas de Berlin. O material sob investigação era um único cristal de Titanato de Disprósio. Este material se cristaliza em uma geometria notável, a assim chamada estrutura-piroclórica (pyrochlore-lattice). Com o auxílio do espalhamento de nêutrons, Morris e Tennant mostram que os momentos magnéticos dentro do material se reorganizaram no assim chamado “Espaguete-de-Spins” (“Spin-Spaghetti”). Esse nome vem do ordenamento dos próprios dipolos, de forma tal que surge uma rede de tubos contorcidos (cordas), através dos quais passa o fluxo magnético. Estes podem ser tornados visíveis através de sua interação com os nêutrons que têm, eles mesmos, um momento magnético. Dessa forma, os nêutrons se espalham de uma forma que reproduz os momentos das cordas.
Durante as medições do espalhamento dos nêutrons, os pesquisadores aplicaram um campo magnético ao cristal. Com este campo eles podiam influenciar a siemetria e a orientação das cordas. Dessa forma foi possível reduzir a densidade das redes de cordas e promover a dissociação do monopolo. Como resultado, em temperaturas de 0,6 a 2 Kelvin, as cordas ficam visíveis e têm monopolos magnéticos em suas extremidades.
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A assinatura de um gás feito desses monopolos foi igualmente observada, através do calor específico medido por Bastian
Klemke (HZB), fornecendo mais uma confirmação da existência dos monopolos e demonstrando que estes interagem da mesma forma que as cargas elétricas.
No presente trabalho, os pesquisadores atestam, pela primeira vez, a existência de monopolos como estados emergentes da matéria – isto é, que eles emergem de arranjos especias de dipolos e que são completamente diferentes dos constituentes do material.
Em paralelo com este conhecimento fundamental, Jonathan Morris explica que existem implicações adicionais nos resultados:
— Estamos relatando sobre novas e fundamentais propriedades da matéria. Essas propriedades são genericamente válidas para materiais com a mesma topologia, ou seja: para momentos magnéticos na estrutura piroclórica. Isto pode ter grandes repercussões para o desenvolvimento de novas tecnologias. Mas, acima de tudo, é a primeira vez que se observa a fracionalização em três dimensões.
Artigo em Science Express 3 de setembro de 2009:
Dirac Strings and Magnetic Monopoles in Spin Ice Dy2Ti2O7
D.J.P. Morris, D.A. Tennant, S.A. Grigera, B. Klemke, C.
Castelnovo, R. Moessner, C. Czter-nasty, M. Meissner, K.C. Rule, J.-U.
Hoffmann, K. Kiefer, S. Gerischer, D. Slobinsky e R.S. Perry
Volta a controvérsia sobre o ciclo de nitrogênio
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Após mais de uma década de pesquisas, uma equipe de cientistas, liderada pela Universidade de Princeton, virou a mesa quanto a uma questão controversa sobre como se processa a mistura do nitrogênio nos oceanos.
Ao longo de décadas, os cientistas pensavam dominar o funcionamento de um intrincado mecanismo da natureza, conhecido como o ciclo de nitrogênio, essencial à vida na Terra. Esse processo, uma das prestigitações mais elegantes da natureza, transporta o nitrogênio dos solos para os oceanos, destes para a atmosfera e, daí, para o solo novamente.
Os pesquisadores antigamente pensavam que uma parte vital desse ciclo era um processo conhecido como desnitrificação. Em condições ambientes de baixo teor de oxigênio – anaeróbicas – encontradas em grandes faixas de sedimentos oceânicos e umas poucas regiões importantes do alto oceano, as bactérias agem como desnitrificadores, realizando a tarefa crucial de digerir nitratos e convertê-los em nitrogênio gasoso que completa o ciclo ao evaporar para a atmosfera.
Em 1995, um grupo de cientistas holandese que estudava o ciclo de nitrogênio em instalações de tratamento de águas servidas, apareceu com uma conclusão surpreendente. Um novo processo, que eles chamaram de oxidação anaeróbica da amônia [obrigado, Luiz Bento!] ou “anammox” e que envolvia diferentes bactérias, seria o principal agente na remoção do nitrogênio em ambientes pobres em oxigênio. Eles descobriram que esse processo funcionava na decomposição dos materiais nas águas servidas e confirmaram que esse mesmo mecanismo também funcionava nos ambientes marinhos pobres em oxigênio. Chegaram mesmo a sugerir que a parte oceânica do ciclo do nitrogênio precisava ser revista, uma vez que a desnitrificação – de acordo com as pesquisas deles – não desempenhava um papel tão importante como se pensava.
A ideia era controversa e alguns cientistas não a aceitaram pelo valor de face.
Agora, uma equipe de pesquisas, liderada por Bess Ward, a Professora William J. Sinclair de Geociências na Universidade de Princeton, em um artigo a ser publicado na edição de 3 de setembro da Nature, apresenta novos dados que podem voltar a reestabelecer a desnitrificação como o principal agente para a devolução do nitrogênio aos ares. Após viajar por alguns dos locais chave de baixo teor de oxigênio dos oceanos do mundo, a equipe encontrou as “pegadas” com as “assinaturas químicas” que comprovam que é a desnitrificação, e não a
anammox, o processo central em funcionamento na maior parte do tempo.
Ward que também é catedrática no Departamento de Geociências em Princeton, disse:
— Em nosso artigo, relatamos que no maior ecossistema anóxico [sic. O termo usado no original é “anoxic” – deveria ser “anaeróbico”. Mais uma vez obrigado, Luiz Bento!] marinho do mundo – as águas pobres em oxigênio do Mar da Arábia – o processo dominante é a desnitrificação, não a anammox. Se a desnitrificação é importante no Mar da Arábia, então ela é importante em escala global e o ciclo do nitrogênio deve ser avaliado dessa pesrpectiva.
De acordo com um dos maiores experts em ciclo de nitrogênio marinho, o trabalho atual confirma suas próprias observações dos processos da água do mar, que mostram que a chave está na desnitrificação e que a atual corrente dominante na ciência pode estar se baseando em uma impressão falsa.
“Minhas suspeitas de que trabalhos futuros demonstrassem, novamente, a importância da desnitrificação convencional, foi confirmada”, disse Louis A. Codispoti, oceanógrafo e professor pesquisador no Laboratório de
Horn Point, que faz parte da Universiade de Maryland em Cambridge, que não participou da pesquisa.
Os pesquisadores que descobriram o processo anammox, há quase 15 anos, liderados por Gifjs
Kuenen, então na Universidade de Tecnologia Delft na Holanda, foram além de sua descoberta inicial nas instalações de tratamento de águas servidas e descobriram que a reação também estava em funcionamento em algumas regiões dos oceanos, conhecidas como “zonas de oxigênio mínimo”. Se focalizando inteiramente em uma zona de baixo teor de oxigênio ao largo da costa do Peru, o trabalho de cientistas da Holanda, Dinamarca e Alemanha descobriu que lá, em lugar da desnitrificação, estava em funcionamento a anammox.
“Foi estarrecedor”, recorda Ward.
Com a ideia de que poderia haver um problema com a metodologia, ou que os cientistas não entendessem o ciclo de nitrogênio tão bem quanto pensavam, ela começou a projetar experiências para buscar respostas.
Em conjunto com outros membros de sua equipe, através de toda a década seguinte, aprenderam os processos usados pelos cientistas europeus e começaram a planejar duplicar seus estudos. Em 2005, eles confirmaram que as bactérias que realizam a reação anammox
dominavam a remoção de nitrogênio em uma região pobre em oxigênio ao largo da costa do Peru. Poré, quando coletaram amostras das águas do Mar da Arábia, eles encontraram o exatamente oposto – aqui, a principal força era a desnitrificação. Os pesquisadores europeus encontraram anammox no sistema peruano, mas nunca tinham ido ao Mar da Arábia.
A idéia de que os processos microbianos podem diferir de uma zona pobre em oxigênio da outra pelo mundo, é desconcertante e um conhecimento importante, afirmam os pesquisadores.
Jeremy Rich, um antigo associado pós-doutorado no laboratório de Ward e atualmente professor assistende de Estudos Ambientais na Universidade Brown, que contribuiu com o estudo, disse:
– Isso importa porque o nitrogênio é um nutriente chave e limitante para a produtividade primária. Nós já sabíamos que essas zonas removiam niotrogênio, mas agora que sabemos quais são os verdadeiros processos que acontecem, ficaremos em uma posição muito melhor para predizer como essas zonas se modificarão. E as modificações que ocorrerem, por sua vez, influenciarão a produtividade primária.
As descobertas forçaram os cientistas a reavaliarem o que já pensavam saber. Segundo Ward:
— Isso nos fez pensar: isso significa que o Mar da Arábia é, de alguma forma, diferente do sistema do Peru. Antes, nós pesávamos que eles eram iguais. Claramente algo é diferente e, isso por si só, é um conhecimento importante. E, claramente, a desnitrificação é importante – não dá para reescrever o ciclo do nitrogênio.
Uma vez que o Mar da Arábia é o maior ecossistema marinho anóxico do mundo, o processo dominante nesse corpo certamente deve ser o método principal para a remoção de nitrogênio nos oceanos do mundo. Para confirmar as conclusões, a equipe projetou uma nova maneira de coletar amostras e identificar as substâncias químicas, e repetiu as experiências. Os resultados foram os mesmos.
O ciclo do nitrogênio é um dos mais importantes ciclos de nutrientes da natureza, um processo de transformação no qual o nitrogênio é tirado da atmosfera e convertido em algo que pode ser utilizado pelas plantas. O nitrogênio contitui cerca de 80% da atmosfera terrestre e é usado pelos organismos vivos para produzir várias moléculas orgâncias complexas, inclusive DNA.
É necessário o processamento ou a fixação para converter o nitrogênio gasoso em formas utilizáveis pelos organismos vivos. A maior parte é realizada por bactérias que possuem a enzima nitrogenase que combina o nitrogênio gasoso com hidrogênio para produzir amônia que é, então, convertida pelas bactérias para criarem seus próprios compostos orgânicos.
Em condições pobres em oxigênio, a desnitrificação por bactérias ocorre quando os nitratos são convertidos [em nitrogênio gasoso e — mais uma vez, sic. E novamente obrigado, Luiz Bento!] gases nitrogenados, tais como óxido nitroso, e devolvidos à atmosfera. No processo anammox, os nitratos são reduzidos a nitritos que se combinam com a amônia, antes de voltar à atmosfera.
Além de Ward e Rich, assinam o artigo: Silvia
Bulow e Amal Jayakumar, do Departamento de Geociências de Princeton; Allan Devol e Bonnie Chang, da Universidade de Washington; e Hema Naik e Anil Pratihary, do Instituto Nacional de Oceanografia da Índia.
As espumas de bolhas e você
Um novo estudo sobre bolhas e espumas da Universidade de Bath
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Um pesquisador da Universidade de Bath descobriu um novo método para solucionar um velho problema de geometria: a modelagem de formas geométricas para obter os formatos de maior eficiência para aproveitar um espaço.
A descoberta está causando ondas não só no mundo da matemática, como também pode levar a avanços na medicina quanto à criação de novas próteses de quadril e outras próteses para pacientes com câncer ósseo.
O “Problema de Kelvin”, colocado por Lord Kelvin em 1887, é encontrar a maneira mais eficiente de dividir o espaço em células de volume igual com a menor área de superfície entre elas.
A solução de Kelvin para o problema foi um favo de octaedros truncados – formas com seis faces quadradas e oito faces hexagonais.
Os físicos Weaire e Phelan do Trinity
College Dublin encontraram uma solução melhor com uma estrutura de favos que inspirou a arquitetura revolucionária do “Cubo d’água” que fez sensação na Olimpíada de Pequim em 2008.
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A estrutura de Weaire-Phelan é composta de duas formas diferentes: um dodecaedro (um poliedro com 12 faces) pentagonal irregular e outro poliedro com 14 faces.
Enquanto estudava as estruturas em forma de favos para próteses ósseas para seu PhD em Engenharia Mecânica na Universidade de Bath, Ruggero Gabbrielli
engendrou uma maneira diferente de modelar matematicamente espumas. A estrutura proposta por ele é composta de quatro formatos diferentes que se encaixam entre si.
Embora esses novos formatos não sejam superiores à estrutura
Weaire-Phelan em termos de eficiência de compactação, os processos que ele usou contituem uma maneira inteiramente nova de abordar o problema e podem levar até mesmo à descoberta de uma solução melhor para o Problema de Kelvin.
Ruggero, que completou seu PhD e continua sua pesquisa na Universidade de Swansea, explica:
— Eu espero que o processo leve a uma solução ainda melhor do Problema de Kelvin, ou então a uma prova de que a estrutura
Weaire-Phelan é a melhor solução.
— O processo emprega uma equação diferencial parcial, bem conhecida na formação de padrões bi-dimensionais.
A novidade está em que eu a usei no problema da modelagem de espumas em três dimensões.
E as estruturas criadas por ele também são bem mais próximas daquelas criadas pela natureza. Sua estrutura e seu processo, publicados em Philosophical Magazine Letters, já chamaram a atenção de matemáticos, químicos e físicos pelo mundo inteiro.
Como diz Ruggero:
— Não se trata apenas de uma espuma de bolhas. Padrões tri-dimensionais aparecem espontaneamente em várias obras da natureza.
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
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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 .
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Os cientistas coletaram milhares de garrafas de plástico, muitas delas com vários habitantes. |
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.
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Um pedaço de plástico que flutuava na superfície, levava um caranguejo, algas e massas de ovas de peixe-voador. |
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:
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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.
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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…
