O Universo nas últimas semanas

Na última semana de 2011, a colaboração Double Chooz, que estuda os antineutrinos do elétron emitidos pela usina nuclear francesa de Chooz e conta com participação brasileira, publicou online os resultados de sua medida do “ângulo de mistura θ13“, uma quantidade relacionada com o fenômeno chamado de oscilação, pelo qual os neutrinos de diferentes tipos podem se transformar em outros. O fato dos dados de Double Chooz, bem como de outros experimentos, o T2K e o MINOS, indicarem que esse ângulo e os demais são diferentes de zero é uma boa notícia, porque de acordo com a teoria isso permitirá aos físicos medirem outro parâmetro relacionado com a chamada “violação de carga-paridade”. Medir essa quantidade vai ajudar a explicar como a matéria se tornou diferente da antimatéria no início do universo e assim não foi aniquilada completamente.

O par de sondas Grail, da Nasa, começou a orbitar a Lua no fim de semana do réveillon. As sondas vão mapear o campo gravitacional da Lua com uma precisão que vai dar uma ideia da composição de seu interior. Seus também vão podem ajudar a entender porque a face que vemos da Lua tem um relevo suave enquanto o outro lado do satélite é montanhoso e testar a hipótese de que a Lua na verdade é fruto da colisão de dois satélites anteriores.

Em artigo na revista PNAS, pesquisadores confirmaram que a única amostra de quasicristal já encontrada na natureza deve ter origem extraterrestre. Sofia Moutinho, da Ciência Hoje, tem os detalhes.

Ainda no mundo dos minerais exóticos, um mineral descoberto primeiramente em uma amostra trazida da Lua por astronautas da Apolo 11, a tranquilitita, foi encontrada analisando rochas da Austrália com microscopia eletrônica. Os geólogos acreditam que o mineral deve certamente existir em outras partes do globo. As propriedades da tranquilitita permitem que se aplique nela um método para determinar a idade das rochas, baseado na lenta transformação de átomos de urânio em chumbo.

Um estudo de biomecânica publicado na Nature demonstrou com câmeras de alta velocidade e modelos matemáticos como uma cauda longa e flexível ajuda lagartos e robôs a cair e saltar agilmente, sem se desiquilibrar. O mesmo deve ter valido para dinossauros como o velociraptor. Veja o vídeo.

Em reportagem na Nature, Nicolas Jones destacada cinco experimentos de física tão insanamente difíceis e importantes quanto a busca por novas partículas elementares no LHC: 1) Detectar a composição atmosférica de exoplanetas já é possível para gigantes gasosos e super Terras usando os telescópios espaciais Hubble e Spitzer, e será possível para planetas do tamanho da Terra com o sucessor do Hubble, o James Webb. 2)Usar espectroscopia de altíssima precisar para buscar por diferenças na vibração de uma dupla de moléculas que são quase idênticas, cuja estrutura de uma é o espelho da outra pode revelar melhor como a força nuclear fraca distingue a esquerda da direita, o que vai ajudar a entender melhor tanto as forças fundamentais do universo, como o mistério de por que nos seres vivos só encontramos a versão canhota dessas moléculas. 3)Buscar por dimensões espaciais extras usando uma balança de torsão com precisão de bilionésimos de grau para medir desvios na força gravitacional em escala micrométrica. Até agora, experimentos de uma equipe da Universidade de Washington já verificaram que não existem dimensões extras maiores que 44 micrômetros. 4) Detectar ondas gravitacionais monitorando ao longo de dez anos os flashes de radiação que 20 pulsares emitem milhares de vezes a cada segundo. A ideia é procurar por desvios na frequência ultraprecisa desses pulsares causadas por ondas gravitacionais passando entre eles e a Terra, geradas por exemplo por pares de buracos negros gigantes em rota de colisão. 5) Redefinir o quilograma com base em uma constante fundamental da natureza, a constante de Planck, que físicos experimentais vêm medindo por dois métodos diferentes e chegando a resultados levemente diferentes.

Na mesma revista, Ron Cowen reporta como os teléscópios espaciais Corot e Kepler, famosos por suas descobertas de exoplanetas, também estão revolucionando o estudo do interior das estrelas por meio das ondas que propagam dentro delas e chegam a sua superfície e afetam seu brilho em uma parte em mil – a astrosismologia. Até agora, essas observações confirmam que as estrelas tem o tamanho esperado, mas a distribuição de suas massas é menor do que a teoria prevê. Observações do Kepler também permitiram examinar a evolução do interior de gigantes vermelhas, o tipo de estrela que o Sol deve se transformar daqui uns 5 bilhões de anos. Se a missão Kepler for estendida por mais alguns anos, será possível comparar os ciclos de atividade magnética do Sol com os de outras estrelas.

Também na Nature, um grupo de físicos descreve uma nova técnica para resfriar átomos presos em uma armadilha feita de raios laser entrecruzados, chamada de rede ótica. Diferente de outros métodos baseados em colisões aleatórias que removem átomos com maior energia, o novo método aplica uma série de modulações na luz laser e pode em princípio alcançar temperaturas abaixo do que é possível atualmente (menos que 10-12Kelvins)

Deslizamentos de Terra: reais e simulados

O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) divulgou ontem o impressionante vídeo acima, mostrando uma animação em 3D baseada em imagens de satélite dos trágicos deslizamentos de terra que aconteceram no estado do Rio de Janeiro, no começo do ano (soube via O Eco).

Acho que não tenho muito a acrescentar ao que já se comentou sobre aquela que talvez tenha sido a maior catástrofe climática que o Brasil já sofreu.

As causas são óbvias e foram apontadas repetidamente pelos meios de comunicação (veja o Planeta Sustentável, por exemplo): pessoas vivendo em encostas íngremes ou em áreas próximas delas, o deflorestamento que deixa essas encostas vulneráveis à erosão, a ausência do poder público para impedir tudo isso, combinado com o excesso de chuvas torrenciais, cada vez mais frequentes em um mundo passando por um aquecimento global.

Ao que parece, o governo percebeu a importância das informações científicas para a prevenção de desastres naturais e vai investir na criação de um plano nacional de monitoramento coordenado por Carlos Nobre, climatólogo do Inpe.

Vou então me ater a apresentar um resultado científico recente e muito interessante sobre deslizamentos.
 
Liquefação
Dá para notar no vídeo do Inpe, o que o especialista em deslizamentos Dave Petley, da Universidade Durham, no Reino Unido, apontou ao comentar fotos do desastre em seu blog:

“A maioria desses deslizamentos são compridos e estreitos, se estendendo pela maior parte do declive. Em deslizamentos induzidos pelas chuvas, isso é característico de colapsos que envolvem liquefação estática, a qual induz rápido colapso e altas taxas de movimento.” LINK

Petley refere-se ao mecanismo básico dos deslizamentos de terra provocado por chuvas. A chuva encharca uma porção de solo em uma encosta. O solo se liquefaz, perdendo a coesão, e a gravidade o faz despencar morro abaixo. Durante a queda, o solo arrasta mais solo, resultando em uma avalanche de terra que pode chegar a uma velocidade superior a 10 metros por segundo.

Para testar essa ideia qualitativa de como acontece um deslizamento, o grupo de pesquisa do hidrólogo Richard Iverson, do Serviço Geológico dos EUA, provocou seus próprios deslizamentos de terra controlados, usando o tobogã de concreto da foto abaixo, que tem  2 metros de largura, 107 metros de extensão e uma inclinação de 31 graus. (Veja o vídeo dos deslizamentos no Science NOW).



Os pesquisadores cobriam o tobogã de terra e lançavam lá do alto uma descarga de 6 metros cúbicos de terra para ver o que acontecia. Eles controlavam a umidade dessa terra toda por um sistema de irrigação e iam testando diferentes graus de liquefação da lama. Monitoravam os deslizamentos por meio de câmeras de vídeo e sensores ao longo do tobogã.

Assim, Iverson e seus colegas conseguiram pela primeira vez quantificar o deslocamento de terra e entender melhor como a avalanche ganha velocidade, medindo o chamado “fluxo de momento” do deslizamento. Eles descobriram que a descarga de terra inicial que cai pelo tobogã pressiona a camada de terra molhada logo abaixo e a frente dela. Essa pressão faz a terra ficar mais liquefeita e fluir, se agregando à descarga inicial, aumentando o poder da avalanche. 
       

As conclusões do estudo foram publicadas em um artigo na revista Nature Geoscience, dezembro passado.

Referência:

Iverson, R., Reid, M., Logan, M., LaHusen, R., Godt, J., & Griswold, J. (2010). Positive feedback and momentum growth during debris-flow entrainment of wet bed sediment Nature Geoscience, 4 (2), 116-121 DOI: 10.1038/ngeo1040

Nuvens gigantes solitárias em forma de tubo na Austrália

Olha só esta foto selecionada pelo pessoal da Imagem Astronômica do Dia. “Nuvens Glória da Manhã podem gerar uma velocidade do ar de 60 quilômetros por hora sobre uma superfície com brisas pouco discerníveis”, diz a legenda. Há uma página dedicada a essas nuvens que existem em uma região da Austrália no site da Associação Sociedade dos Apreciadores de Nuvens. O texto da associação cita o trabalho do meteorólogo Doulgas Christie que acredita saber como essas nuvens se formam (vejam um artigo científico dele aqui).

O Renan do blog N-dimensional reclamou em sua resenha do guia dos apreciadores de nuvens que as figuras do livro são em preto-e-branco. A associação se redime em seu site com uma vasta galeria. Bom, deixa agora tirar a cabeça das nuvens e voltar para o trabalho…

UPDATE: elas existem tb no Brasil; vejam o comentário 3.

Agito de animais marinhos pode afetar clima

Ventos e marés forçam a água das calmas camadas profundas dos oceanos a subirem e descerem, misturando e distribuindo ao longo do caminho sais nutrientes, oxigênio, gás carbônico e o calor que mantêm ecossistemas marinhos e o equilíbrio do clima global. Em artigo na Nature de 30 de julho, uma dupla de bioengenheiros apresentou evidências que faltavam para provar que além dos vento e das marés, a natação dos animais pode ser a terceira grande força que garante a mistura global dos oceanos.

A maioria dos oceanógrafos torcia o nariz para a ideia de que o movimento coletivo de incontáveis nadadeiras, tentáculos e patinhas contribuiria para a mistura global. Isso porque o rastro de turbulência na água provocado pela passagem dos animais parecia ter pouco alcance. Ninguém deu muita bola quando, em 1953, o físico Charles Galton Darwin, neto do grande biólogo Charles Darwin, propôs que, além do rastro de turbulência, um animal nadando verticalmente produziria atrás dele uma correnteza de força suficiente para arrastar água a distâncias consideráveis.

John Dabiri e Kakani Katija, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, calcularam a intensidade desse efeito e perceberam que ele poderia ser importante. Resolveram, então, mergulhar com cardumes de água-vivas Mastigias em uma lagoa salgada na ilha da República de Palau, Oceano Pacífico. Mediram a velocidade das partículas de uma tinta verde espalhada pelas água-vivas usando uma câmera equipada com raio laser. Descobriram que noventa por cento da mistura da tinta na água aconteceu pelo efeito proposto pelo neto de Darwin.

No mesmo artigo na Nature em que apresentam suas medidas das água-vivas, Dabiri e Katija estimam que por meio do efeito de Darwin a energia cinética transferida pela natação de todos os animais marinhos (do zooplâncton às baleias) à água dos oceanos chega a potência de um trilhão de Watts, uma potência comparável a dos ventos e das marés. Embora o efeito deva certamente ser importante onde há migrações verticais de grandes populações–caso dos cardumes de krill na Antártica, onde já se comprovou que a energia transferida pelos pequenos crustáceos é grande–alguns pesquisadores ainda duvidam que o efeito tenha importância global. Se futuros estudos comprovarem a estimativa de Dabiri e Kajita, então os modelos de clima global precisarão ser modificados para levar o efeitos dos animais em conta, algo que ninguém sabe ainda como fazer.

FONTES: Nature News, New Scientist, National Geographic News, Science News, Wired Science Blog, Science NOW, BBC, Physics World.

Os gases de efeito estufa do gado bovino brasileiro

Para quem ainda não viu, minha reportagem na edição de março da Scientific American Brasil está disponível no site da revista. Um dos pesquisadores que entrevistei foi o Ítalo Guedes, do Geófagos. A reportagem foi feita para acompanhar a tradução de um artigo da Scientific American sobre os gases estufa da pecuária bovina no mundo. 

Esse assunto vai esquentar em breve, quando o Ministério da Ciência e Tecnologia divulgar o novo relatório brasileiro às Nações Unidas com as estimativas das emissões de gases estufa em todo o país. O último relatório brasileiro foi divulgado em 2004, mas com base em dados colhidos entre 1986 a 1996. O novo relatório terá dados de até 2007 e mais confiáveis que os anteriores.  

Colecionador tem areia de quase 1000 praias do mundo inteiro

O encarte de ciência do NYT desta semana traz o perfil de um geofísico que coleciona areia de praias de todo o mundo.

Robert Holman, da Universidade Estadual do Oregon (um estado dos EUA com praias lindas, aliás) possui uma coleção de mais de 860 amostras de todos os continentes, coletadas por ele ou doadas por conhecidos. A variedade dos grãos depende dos minerais nas rochas da região e das ondas.

Os grãos não ficam parados na praia; são transportados pelas ondas e polidos durante o processo. A diferença entre os tamanhos dos grãos das praias, por exemplo, informa o movimento das ondas ao longo da costa.

Vários entusiastas como Holman formam uma sociedade internacional de colecionadores de areia.

A coleção ajuda  no trabalho de pesquisa de Holman, de monitorar a erosão costeira. Ele criou um sistema computadorizado de monitoramento por câmeras de vídeo, chamado de Argus, usado inclusive no Brasil.   LINK

Crédito da foto: Sean O’Flaherty, Wikimedia Commons

Clube de ciências mostra invenções em encontro internacional

Lançamento do balão do Clube de Ciências Quark, dia 05. Crédito: Lucas Lacaz Ruiz.

Os estudantes de ensino médio Suny Watanabe e Ralf Gunter se preparam para viajar do vale do Paraíba para o Vale do Silício. A dupla vai apresentar um foguete e um balão meteorológico construídos em seu clube de ciências, em uma reunião internacional de mais de 14 mil cientistas profissionais em San Francisco, EUA, dia 18 de dezembro.

 

 A reunião é promovida pela AGU (União Geofísica Americana), associação que congrega 500 mil pesquisadores de 130 países de física aplicada às ciências da Terra e de outros planetas. Uma das sessões do encontro chama-se Bright STaRS (estudantes brilhantes treinados como pesquisadores científicos).

 

“A idéia é  ter estudantes de high school fazendo pesquisa de verdade com um cientista e apresentá-la em uma conferência”, explicou Inés Cifuentes, coordenadora do Bright StaRS.

 

Os meninos de São José dos Campos (SP) apresentarão pôsteres junto com doze outras equipes de escolas dos arredores da baía de San Francisco, orientadas por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, da Universidade de Stanford e de outras instituições científicas nos arredores de San Francisco.

 

A participação no congresso é iniciativa de Marcelo Saba, pesquisador do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), que fundou o “Clube de Ciências Quark“, em 1994.

Saba submeteu os projetos do clube a Cifuentes. “Ela ficou empolgadíssima e nos convidou”, ele contou.

 

A maior parte das despesas da viagem será paga com duas bolsas de 950 dólares concedidas pela  AGU. O restante será bancado pelo colégio e os pais.

Como funciona o clube

 

O clube Quark funciona em um prédio na cidade de São José dos Campos, misto de residência para pesquisadores universitários, onde Saba mora, e centro cultural ligado à organização religiosa Opus Dei. “É um pessoal católico, inofensivo”, disse Watanabe, brincando com a fama da organização. 


Oficina do Clube de Ciências Quark. Crédito: Igor Zolnerkevic

 

Meninas não entram no clube, explica Saba, por conta da “educação tradicional cristã” separada para cada gênero. Existe outro centro na cidade ligado a Opus Dei exclusivo para mulheres, mas onde não há um clube de ciências.        

 

Junto com outros pesquisadores voluntários, Saba orienta uma dezena de rapazes vindos de escolas da região, que se reúnem por duas horas aos sábados à tarde para realizarem dois projetos a cada ano.

 

O clube é mantido por contribuições dos estudantes e patrocínio de suas escolas. “As escolas vêem no clube uma forma de divulgar o nome delas em competições como a Febrace [Feira Brasileira de Ciências e Engenharia]”. O Quark coleciona medalhas de primeiro lugar na Febrace e em outras competições. Não é a primeira vez que seus sócios são convidados para eventos internacionais.

Coleção de troféus e medalhas do Clube Quark. Crédito: Igor Zolnerkevic

Foguetes e balões

 

Gunter, que está no Quark há apenas alguns meses, se dipôs a apresentar o projeto do foguete “Frank” (de Frankenstein), desenvolvido pela turma do ano passado. Feito de partes de projetos anteriores, o Frank foi o primeiro foguete do clube a ser lançado com sucesso. Saba espera que a turma do ano que vêm acrescente uma carga útil ao foguete, como uma câmera para tirar fotos aéreas.

 

Watanabe freqüenta o Quark há um ano e meio. Ele mostrará aos americanos como construiu com mais quatro colegas um balão que sobe até 800 metros, mede a temperatura do ar durante o vôo, tira 50 fotos e faz um vídeo da decolagem.

Foto aérea tirada do balão do Clube Quark, durante

lançamento nas instalações do Inpe, em Cachoeira

Paulista. A maioria das fotos saiu desfocada porque

a esfera contendo a carga do balão girava. Instalar um

leme para estabilizar a esfera será um dos desafios da

próxima edição do projeto. Crédito: Clube de Ciências Quark

 

O balão não tem nada de muito high tech. Oito bexigas de festa cheias de gás hélio fazem subir no ar uma esfera oca de isopor contendo todo o equipamento. Um microchip de R$ 12 programado pelos próprios estudantes coordena o funcionamento do termômetro elétrico, de duas câmeras digitais simples e do sistema genial de aterrissagem: uma resistência elétrica de chuveiro que, ao esquentar, corta as cordas de seis das oito bexigas. Assim, o balão cai suavemente, sustentado pelas duas bexigas restantes, enquanto uma sirene que ajuda na localização do balão é ligada.

 

O lançamento do balão aconteceu  nas instalações do Inpe, em Cachoeira Paulista. Watanabe e seus colegas compararam as fotos tiradas pelo balão com imagens do Google Earth para calcularem a altura e a trajetória do instrumento.   

Trajetória do balão em imagem de satélite do Google Earth. Crédito: Clube de Ciências Quark

 

Aprendendo na prática

Para criar o balão, os alunos não precisaram mais do que o currículo básico de ciências do ensino médio: trigonometria para calcular distâncias, física e química de gases e conceitos básicos de eletrônica. “O projeto dá a oportunidade de mostrar ao aluno a utilidade do que ele aprende na escola”, explica Saba.

 

Embora Saba esteja mais interessado em como os experimentos contribuem na formação dos estudantes, o projeto do balão chegou a interessar indústrias da região do Vale do Paraíba, querendo usá-lo para medir o perfil de temperatura do ar para controle de poluição, em vez de usar balões padrões mais sofisticados que chegam a alturas além da necessária e custam em torno de R$ 2.500.

 

O espírito do clube de ciências de encontrar soluções com material de baixo custo também contagiou a pesquisa que Saba conduz no Inpe. “Um pesquisador americano que nos visitou ficou surpreso com o espelho esférico no topo da torre que uso para observar relâmpagos”, contou Saba. “O espelho é uma calota de roda de fusca.”

Essa é a versão original da reportagem que saiu hoje na Folha de S. Paulo.

Novas imagens de ciências da Terra, todos os dias!

Hoodoos are elevated, isolated rock formations that are common in arid regions of sedimentary rock. They form when a hard rock overlays softer, more easily-eroded material. As such, hoodoos are erosional landforms. Some are many meters high, the most famous of which can be found in Bryce Canyon National Park, Utah. When it rains, the cap rock protects the sediments immediately underlying it. Nearby sediments aren't afforded this protection and get washed away more quickly, leaving the column-and-cap hoodoo standing above the surrounding terrain. Crédito: David Linch
A foto do Imagem de Ciências da Terra do Dia de hoje. Uma pequena formação de rochas sedimentares chamada de “hoodoo”, com quatro centímetros de altura. Em cima, um pedregulho de quartizto, mais resistente à erosão que o material embaixo, feito de pedrinhas sortidas grudadas fracamente umas as outras por calcita e gipso. O pedregulho protege o material embaixo dele das torrentes de chuva que arrastam consigo o sedimento ao redor dele, formando o hoodoo. A foto foi tirada no Red Canyon de Mecca Hills, condado de Riverside, Califórnia, dia de 12 de setembro. Crédito: David Linch

Imagem de Ciências da Terra do Dia, que achado fenomenal! É uma versão de ciências da Terra do famoso Imagem Astronômica do Dia, que apresenta diariamente uma imagem espetacular relacionada a astronomia ou astronáutica, com explicações breves, mas bem feitas, e que tem até uma versão em língua portuguesa.

Procurei por “Brazil” no arquivo do Imagem de Ciências da Terra do Dia e apareceram várias imagens bonitas. Veja duas delas:

Piscina natural em recife de coral, formada na maré baixa, em Porto de Galinhas, Pernambuco. Repare no formato de “mapa do Brasil”. Repare também nas “cáusticas”, esses riscos luminosos que aparecem no fundo de qualquer piscina em um dia ensolarado. Crédito: Enver Murad.Porto de Galinhas (Harbor of Chickens in English) is a small town on the coast of Pernambuco, Brazil. The name stems from the period when slavery had been officially abolished in Brazil, yet was still practiced. When a slave transport docked in Porto de Galinhas, word was sent around that a "load of chickens" had arrived. Today Porto de Galinhas is an upcoming tourist resort that boasts marvelous beaches and coral reefs. The most famous sights are the "piscinas naturais," tidal pools in which fish and crustaceans get trapped during low tide. The pool shown above has the outline of Brazil, more or less, and hence is called "Mapa do Brasil." Note the faint caustic network in the foreground of the pool. The water surface acts to both focus and defocus light onto the bottom of the pool. When areas are in crude focus, they appear as bright blotches. This phenomenon is often observed in swimming pools and can be seen in relatively deep tidal pools (greater than about 1 m or a little over 3 ft).

Bolas de lama formadas pela ação das ondas de uma  tempestade no mar, na Praia do Cassino, Rio Grande do Sul. Sedimento vindo da Lagoa dos Patos foi transportado ao longo da costa e depositado na praia como uma lama da consitência de iogurte. Crédito: Martin Ruzek

  Wave action working an offshore mud bank created this field of mud balls on Cassino Beach in Rio Grande, Brazil, following an intense South Atlantic storm in April, 1999. Some are as large as softballs. Sediment from Lagoa dos Patos in southern Brazil has been transported along shore and deposited as a mud suspension, the consistency of yogurt, in the Cassino Beach area. The mud has forced beach goers farther to the south, but provides the raw material for these unique concretions.

Atlas de aqüíferos subterrâneos

E falando em mapas, um atlas das águas subterrâneas do mundo acabou de ser lançado pela Unesco. (via BLDGBLOG)

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