7 de ago de 2013

Em que mundo vivemos?

A descoberta da expansão acelerada do Universo, premiada com o Nobel de Física, tem impacto profundo em nossa relação com o Cosmos

AUGUSTO DAMINELI | Edição Online


Supernovas ajudam a medir a velocidade da expansão do Universo© RAIO X: NASA/CXC/U.TEXAS/S. PARK ET AL, ROSAT; INFRAVERMELHO:
2MASS/UMASS/IPAC-CALTECH/NASA/NSF


O prêmio Nobel de Física de 2011 foi dado a três pesquisadores (Saul Perlmutter, Adam G. Riess e Brian P. Schmidt) que descobriram que a expansão do Universo tem se acelerado nos últimos bilhões de anos. Essa descoberta tem um profundo impacto não só para a física e a cosmologia, como também para nossa relação com o Cosmos. Jamais havia passado pela cabeça de alguém, nem mesmo pela dos três pesquisadores que ganharam o Nobel, que isso poderia acontecer. A razão era simples: se lançamos uma sonda espacial com velocidade maior do que 11 Km/s, que é a velocidade de escape da superfície da Terra (energia de movimento maior que a energia gravitacional), ela se afasta com velocidade uniforme. Se a velocidade for um pouco menor, a sonda vai se desacelerando e volta a cair na Terra. Ela só consegue acelerar se tiver combustível para gerar uma força capaz de vencer a atração gravitacional. Para o Universo, também se pensava que só existiam essas duas possibilidades: expansão uniforme eterna ou desaceleração seguida de colapso (Big Crunch). A descoberta da aceleração da expansão do Universo por meio da observação de estrelas supernovas distantes implica na existência de uma ?força? contrária à da gravidade e mais forte que ela. Essa espécie de ?gravidade negativa? é a componente dominante do Universo (73%) e é chamada de energia escura.

Na década de 1930, Fritz Zwicky já havia descoberto outro problema cosmológico grave: a matéria escura. Ela não absorve nem emite luz, tem gravidade atrativa como a nossa e não é composta de átomos. Os físicos nunca se incomodaram muito com a matéria escura, embora ela seja seis vezes mais importante que a nossa matéria e componha 23% do Universo. Diferentemente da energia escura, existem esperanças de detectar partículas de matéria escura no grande acelerador de partículas LHC (que fica no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, em Genebra, Suíça) num futuro próximo.

Tudo o que costumávamos chamar de Universo ? as galáxias, com suas estrelas, planetas e nuvens de gases, a antimatéria (formas diferentes de matéria bariônica) ? representa, na verdade, somente 4% do Universo. É desconcertante para a física, que empreendeu tantos esforços para criar suas duas grandes teorias (a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica), só poder aplicar essas teorias a 4% do Universo.

O problema da energia escura, entretanto, não parece ter solução no médio prazo. Ela parece estar ligada a uma propriedade de campo, que abrange o espaço-tempo como um todo. Uma alternativa inquietante para o futuro é que a aceleração não pare. Se isso continuar acontecendo, essa força vencerá gradativamente os sistemas ligados pelas forças gravitacional, elétrica e até nuclear. Primeiro, ela desmancharia os grupos de galáxias, depois espalharia suas estrelas pelo espaço, arrancaria os planetas de suas órbitas e sugaria os gases para fora das estrelas. Depois, atingiria os átomos, evaporando a eletrosfera e, finalmente, arrancaria os prótons e nêutrons dos núcleos atômicos. Seria o ?Big Rip? (Grande Estraçalhamento), em que o Universo terminaria como uma nuvem amorfa de partículas.

Existem outras possibilidades, inclusive a de que essa fase seja superada por outra, que não é o caso de discutir aqui. Essa alternativa já aconteceu antes. Por exemplo, logo após o Big Bang, quando o Universo tinha 1 milionésimo de bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de segundo, ele sofreu uma expansão acelerada análoga à atual, mas muito mais rápida: a era da inflação. A fase seguinte, que durou 400 mil anos, foi dominada pela luz. Quando o Universo expandiu o suficiente, a luz perdeu seu domínio e a matéria passou a dominar, arrebanhando os gases em forma de estrelas e galáxias. Com a diminuição da densidade da matéria, a gravidade foi perdendo terreno até que, uns 12 bilhões de anos depois, a energia escura tomou as rédeas da expansão. O Universo é mutante e suas fases são dominadas por entidades que, por escaparem ao nosso cotidiano, são difíceis de imaginar.

Mais do que explicar a cosmologia, quero chamar a atenção do leitor para a pergunta: em que mundo vivemos? Todos os povos da Terra têm seus mitos de origem, que explicam a concretude de suas vidas: recursos naturais, costumes, técnicas, as estações do ano, os astros. A imagem de mundo lhes dá uma identidade tão profunda que frequentemente leva a fundamentalismos. Os mundos dos outros povos estão errados e são ameaçadores. Por isso, devem ser eliminados. Nós vivemos num mundo científico e tecnológico e muitos acreditam que não somos mais afetados por uma ou outra cosmovisão.

Quando Copérnico colocou a Terra na órbita do Sol, fez a morte entrar no céu. Explico: no sistema geocêntrico só a Terra era feita de matéria como a nossa, sujeita à morte. O espaço supralunar tinha qualidades superiores à do mundo terrestre. O sistema heliocêntrico abriu a possibilidade de reconhecer que somos feitos da mesma matéria que os astros. Com isso, o imaginário humano ganhou um profundo senso de intimidade cósmica. Isso teve um papel importante para as ciências naturais que se desenvolveram nos séculos seguintes. No século XX, a astrofísica demonstrou que somos poeira de estrelas! Nossos átomos são os mesmos que os das incontáveis galáxias com suas incontáveis estrelas e planetas e cometas… Agora, tudo isso se reduziu a 4% do que existe. Embora continuemos sendo poeira de estrelas e íntimos delas, perdemos a intimidade com o Todo. Para o público leigo, a situação é confusa. É difícil saber o que está em vigor e o que muda. Na verdade, a cosmovisão do cidadão comum mistura Big Bang, Adão e Eva, criação do mundo e evolução das espécies. Agora vai ter mais um item na prateleira mental que se chama energia escura e o mundo vai continuar desconexo como sempre foi.


Para os cientistas, estamos vivendo uma época excitante. As revoluções científicas acontecem em escala de décadas, não mais de séculos. Não temos que invejar os tempos copernicanos. Uma descoberta como a da energia escura abre novos horizontes e atrai novos talentos. Queremos ver jovens aventureiros manuseando a geração de telescópios extremamente grandes (ELTs) que na próxima década esclarecerão a natureza da energia escura e trarão à tona quem sabe que novidades desconcertantes.

Origem de buraco negro tem nova interpretação

Buraco negro de NGC 1277 pode ter sido ejetado durante colisão entre duas outras galáxias

Por Christopher Crockett


Será que buracos negros abandonam suas casas e vão para outras galáxias? Se for o caso, uma galáxia chamada NGC 1277 pode abrigar um fugitivo em seu núcleo.

Em 2012, astrônomos descobriram um buraco negro supermassivo em seu centro, com a massa de 17 bilhões de sois – o mais massivo conhecido.

Normalmente, um buraco negro tão enorme só seria encontrado em uma galáxia muito maior, o que sugere algo incomum no passado da NGC 1277. Dois astrônomos têm uma ideia: e se o buraco negro foi capturado após ser ejetado de uma colisão galáctica há bilhões de anos?

Na verdade, o buraco negro pode ser o que restou de uma galáxia ainda maior que fica nas proximidades. Há bilhões de anos, duas galáxias – cada uma carregando um buraco negro em seu núcleo – se chocaram para formar uma galáxia massiva chamada de NGC 1275.

Durante a colisão, os buracos negros centrais se atraíram, se fundiram, e recuaram para o espaço intergaláctico. O recém-nascido buraco negro sem casa vagou pelo aglomerado galáctico de Perseu até a NGC 1277 passar perto o suficiente para atraí-lo gravitacionalmente.

“Isso é especulação, mas é uma história divertida”, declara Gregory Shields, astrônomo da University of Texas, em Austin, e principal autor de um artigo publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters propondo esse cenário. “Você não precisa inventar nenhuma física nova. Você só precisa ter a sorte de encontrar uma galáxia menor”.

Simulações de computador mostram que quando dois buracos negros se fundem, a radiação irregular de energia gravitacional dá um chute no buraco negro resultante.

No caso de buracos negros supermassivos encontrados no centro de galáxias, esse chute pode ejetar o buraco negro final a uma velocidade de até cinco mil quilômetros por segundo – rápido o bastante para expulsá-lo de sua própria galáxia.

Inspirado por essas simulações, Shields começou a trabalhar com Erin Bonning, astrofísica da Quest University Canada, para procurar buracos negros órfãos.

“Nós consideramos a possibilidade de que quando um buraco negro é ejetado dessa forma, ele pode arrastar um longo disco de gás consigo e continuar a se alimentar desse gás mesmo enquanto voa para longe da galáxia original”.

O conjunto de buraco negro e gás formaria um quasar flutuando livremente: um brilhante motor de radiação movido a gás superaquecido espiralando ao redor de um buraco negro massivo.

Apesar de eles ainda não terem encontrado um quasar andando entre galáxias, a ideia nunca foi abandonada. “É um processo tão fascinante que você simplesmente continua pensando nele”, comenta Shields.

Quando a descoberta de um buraco negro muito grande na NGC 1277 foi anunciada em 2012, Shields ficou atento. “Quando eu li aquele artigo, a ideia simplesmente surgiu na minha mente: aquele buraco negro se formou em uma galáxia maior e foi chutado dela”.

Karl Gebhardt, outro astrofísico da University of Texas, Austin, e co-descobridor do buraco negro da NGC 1277, está um pouco cético: “Essa é uma ideia muito interessante... mas vai precisar de muita sorte”.

Para que o cenário de Shields funcione, três fenômenos precisam ocorrer: os buracos negros precisam se fundir, o buraco negro resultante precisa ser chutado de outra galáxia (a NGC 1275) e então ser capturado pela NGC 1277.

Cada um desses eventos baixa probabilidade de ocorrer.

Mas em um Universo tão grande, até coisas improváveis acontecem de vez em quando. “Essa galáxia é estranha”, observa Gebhardt, “então o fato de que uma possível explicação também é estranha pode não ser tão surpreendente”.

Para descobrir o quanto a explicação é estranha será necessário observar muitas outras galáxias. “Se não houver outra galáxia com um buraco negro tão massivo [quanto esse]”, explica Gebhardt, “então algo com uma probabilidade muito baixa poderia ser uma explicação válida”.

Se, no entanto, descobrirmos que buracos negros enormes não são tão incomuns, devemos pensar em outra explicação.

A NGC 1277 pode já ter sido uma galáxia maior, e pode ter tido muitas de suas estrelas e gás roubados durante uma colisão próxima. Ou talvez o buraco negro tenha sido ejetado a partir de uma grande galáxia e arrastado o núcleo dessa galáxia consigo. Todos os cenários em que astrônomos conseguem pensar, porém, começam com o buraco negro surgindo em uma galáxia muito maior.

Descobrir de onde vêm esses buracos negros colossais pode levar a pistas sobre como galáxias evoluem.

Há algum tempo astrônomos sabem que buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras exercem influência um sobre o outro.

Conforme galáxias aumentam devido a colisões sucessivas, os buracos negros crescem.

Um buraco negro massivo pode se acender como um quasar ao sugar gases que teriam formado novas estrelas. O gás então dispara jatos com milhares de anos-luz de comprimento, reduzindo a formação estelar da galáxia.

“As pessoas estão vendo a simbiose de um buraco negro, a energia que ele produz como um quasar, e a evolução da própria galáxia como uma parceria que pode ter influências significativas de uma forma ou de outra”, finaliza Shields. “Então nós queremos entender como buracos negros chegam às galáxias”.

Qual é a menor coisa que existe no Universo?

Andy Parker - BBC - 26/07/2013


A física tem um problema com as coisas pequenas. Ou, para ser mais preciso, com as coisas infinitamente pequenas.

Nós imaginamos que podemos nos mover qualquer distância que queiramos, não importando quão pequena ela seja.

Esta percepção foi explorada por Zeno em um de seus famosos paradoxos. Aquiles nunca poderia realmente chegar a qualquer lugar já que a distância que ele teria que cobrir seria reduzida à metade um número infinito de vezes - na metade do caminho, então a meio caminho de novo, e assim por diante. Ele teria que dar um número infinito de passos cada vez menores para alcançar seu objetivo.

Os matemáticos têm explicado esse aparente paradoxo, e eles ficam totalmente confortáveis com números infinitos, bem como com as distâncias e objetos infinitamente pequenos. As respostas a que eles chegam são usadas na física para descrever o mundo interior do átomo.

Mas a natureza não parece se sentir tão confortável com isso.

Quando tentamos descrever algo como um "ponto" - um objeto infinitamente pequeno - então surgem alguns dos problemas mais difíceis em física.

Como toda a física de partículas se baseia em partículas do "tipo ponto", reagindo às forças em espaços minúsculos, pode-se perceber que os problemas surgem muito rapidamente.

Esses problemas aparecem sob a forma de respostas sem sentido quando as equações são usadas para as distâncias muito pequenas.

Desta forma, os físicos estão cada vez mais desconfiados dos pontos, e se perguntando se de fato a natureza tem um limite para o menor objeto possível, ou mesmo se há um menor espaço possível.

Cientistas acreditam que o superlaser ELI será suficiente 
para tornais reais as partículas virtuais. [Imagem: ELI]

Bonecas russas 


A busca pelos menores blocos de construção da Natureza provavelmente remonta ao primeiro homem das cavernas que tentava fazer uma borda afiada em uma pedra.

Os gregos nos deram o conceito de átomos como bolas de bilhar que se unem para formar os materiais que vemos, e essa imagem continua na mente da maioria dos povos.

Mais de um século atrás, J.J. Thomson conseguiu extrair elétrons de átomos, e ele foi seguido em 1932 por Cockcroft e Walton, que separaram o núcleo atômico com um acelerador de partículas primitivo, mas inteligentemente concebido.

Estes acabaram por se mostrar serem apenas as primeiras bonecas russas.

Experimentos sucessivos, usando aceleradores mais e mais potentes, revelaram que o núcleo era composto de prótons e nêutrons, que por sua vez eram feitos de quarks.

Os sinais do bóson de Higgs gerados recentemente no LHC se tornaram a mais recente das bonecas russas.

Mas todas as tentativas para dividir quarks ou elétrons, mesmo usando o incrível poder do LHC, falharam.

Incomodamente, os chamados blocos básicos de construção da natureza parecem ser pontos - certamente menores do que 0,0000000000000000001 metro de diâmetro.

A ignorância quântica estabelece que conhecer 
as partes não garante o conhecimento do todo. [Imagem: Vidick et al.]

Rumo ao infinito

Pode-se ver onde o problema surge. Todas as forças da natureza ficam mais fortes conforme as distâncias encurtam.

A famosa "lei do inverso do quadrado" da gravidade, de Newton, por exemplo, diz que a força da gravidade fica quatro vezes mais forte se você reduzir pela metade sua distância de um objeto.

Se imaginarmos partículas como sendo pontos, você pode fazer a distância entre duas delas tão pequena quanto queira, de forma que a força se torna infinita. Em última instância, isso iria quebrar o tecido do espaço, criando uma espuma de buracos negros, o que certamente faria Aquiles progredir ainda mais lentamente.

Os físicos normalmente conseguem contornar este problema usando a imprecisão contida na mecânica quântica, que permite que a matéria se comporte como partículas ou como ondas.

Você também pode ter ouvido falar do Princípio da Incerteza de Heisenberg, que não nos permite saber exatamente onde alguma coisa está. Assim, mesmo que uma partícula possa ser um ponto, a sua localização é incerta, e ela aparece nas equações como uma bola nebulosa - problema resolvido!

  • Incertezas sobre Heisenberg: influência do observador é posta em dúvida

Alguns físicos propõem que o LHC pode se tornar 
a primeira máquina do tempo do mundo.
 [Imagem: Jenni Ohnstad/Vanderbilt]
Descasamento problemático
Bem, quase. Nós realmente não sabemos como aplicar a mecânica quântica à gravidade, e por isso ainda ficamos às voltas com previsões absurdas, como o colapso total do espaço se tentarmos descrever campos gravitacionais fortes, como os que estão dentro dos buracos negros.

Acontece que a mecânica quântica e a teoria da gravidade de Einstein não se misturam.

Várias soluções engenhosas têm sido propostas para este problema.

A mais óbvia é que há uma outra boneca russa, e as menores partículas são pequenas bolas de bilhar. Se for assim, um dia, talvez usando o LHC, veremos o tamanho dos menores objetos que podem existir.
  • Teoria de Tudo: Será Weinstein a superação de Einstein? 

Mas os físicos teóricos preferem a ideia de que as partículas não são de fato redondas, mas pequenas "cordas", parecidas com pedaços de elástico.

Elas teriam um comprimento finito, mas uma largura infinitamente pequena. Isso resolve o problema, já que você nunca pode estar à mesma distância de toda a corda - é por isso que a ideia é chamada de Teoria das Cordas.

Cordas podem vibrar, e isso nos permite explicar todas as estranhas partículas fundamentais que vemos como sendo diferentes vibrações das cordas - diferentes notas de um violino cósmico.

Parece simples, mas para explicar as partículas que conhecemos, as cordas precisam vibrar de muitas maneiras diferentes.

A Teoria das Supercordas permite que elas vibrem em um bizarro espaço com 11 dimensões - para cima, para baixo, para os lados, "transversalmente" e de 7 outras maneiras! Experimentos no LHC estão procurando sinais de que você possa se mover "transversalmente". Se pudermos, poderia haver universos inteiros, tão grandes e maravilhosos como o nosso, bem ali na rua "transversal".

Recentemente, físicos bateram o recorde
 mundial do menor tempo já medido.
 [Imagem: Koke et al./Nature Photonics]

Questões de espaço e de tempo 

Podemos ir mais longe ainda - talvez não devamos procurar pelo menor objeto, mas pela menor distância.

Se o espaço for composto por um monte de grânulos pequenos, então o problema pode ser resolvido desde que duas partículas não possam ficar mais perto uma da outra do que o tamanho de um grânulo.

Isso equivale a Aquiles podendo se mover ao longo de uma série de passos pequenos, mas finitos.

Olhando para as partículas que viajam distâncias enormes em todo o cosmos, podemos esperar ver o efeito acumulado de impactos sobre inúmeros pequenos grãos, e não o deslizar tranquilo através do espaço liso que se imagina.

No final, as respostas serão encontradas nos experimentos, não em nossas imaginações.

Talvez a coisa mais incrível que descobrimos seja o método científico, que nos permite colocar e responder questões como "Qual pequeno é o Universo?".

Nada mal para homens das cavernas ligeiramente evoluídos.

  • A natureza é decididamente imprevisível, dizem físicos

2 de ago de 2013

Neve ao redor de estrela dá pistas sobre formação de planetas e da vida

Com informações do ESO 
Concepção artística da linha de neve em torno da estrela TW Hydrae, que mostra gelo de água cobrindo grãos de poeira no disco interior (4,5 a 30 unidades astronômicas, em azul) e gelo de monóxido de carbono cobrindo grãos no disco exterior (a mais de 30 unidades astronômicas, em verde). A transição de azul para verde marca a linha de neve do monóxido de carbono. As linhas de neve ajudam os grãos de poeira a aderirem uns aos outros, ao darem-lhes uma cobertura pegajosa, o que é essencial à formação de planetas e cometas. Pelo fato dos diferentes compostos químicos terem diferentes pontos de congelamento, as respectivas linhas de neve encontram-se a distâncias diferentes da estrela.[Imagem: B. Saxton/A. Angelich/NRAO/AUI/NSF/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)]



Linha de neve

Uma equipe internacional de astrônomos conseguiu obter pela primeira vez a imagem de uma linha de neve em um sistema planetário recém-nascido.

Na Terra, as linhas de neve formam-se a altitudes elevadas, onde as temperaturas baixas transformam a umidade do ar em neve. Esta linha é claramente visível em montanhas muito elevadas, no local onde o pico coberto de neve termina e a face rochosa descoberta começa.

A linha de neve cósmica, situada no disco que rodeia a estrela do tipo solar chamada TW Hydrae, promete fornecer mais dados sobre a formação de planetas e cometas, incluindo os fatores que determinam a sua composição e, consequentemente, sobre a história do nosso próprio Sistema Solar.


Cola de planetas

As linhas de neve em torno das estrelas jovens formam-se de maneira semelhante ao que acontece nas montanhas terrestres, embora ocorram nas regiões distantes e frias dos discos de poeira, a partir dos quais se formam os sistemas planetários.

Partindo da estrela em direção ao exterior, a água (H2O), é a primeira a congelar, formando a primeira linha de neve. Mais longe da estrela, à medida que as temperaturas descem, outras moléculas podem congelar e transformar-se em neve, tais como o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o monóxido de carbono (CO).

Estes diferentes tipos de neve dão aos grãos de poeira uma camada exterior pegajosa e desempenham um papel importante, ajudando os grãos a ultrapassarem a sua tendência natural para se quebrarem por meio de colisões, e permitindo-lhes tornarem-se os blocos constituintes cruciais de planetas e cometas.

A neve também aumenta a quantidade de matéria sólida disponível, podendo fazer acelerar drasticamente o processo de formação planetária.


Colando planetas diferentes

Cada uma destas diferentes linhas de neve - água, dióxido de carbono, metano e monóxido de carbono - podem estar ligadas à formação de tipos particulares de planetas.

Por exemplo, os planetas rochosos secos formam-se no lado interior da linha de neve da água (mais próximo da estrela), onde apenas a poeira pode existir. No outro extremo encontram-se os planetas gigantes gelados que se formam além da linha de neve do monóxido de carbono.

Em torno de uma estrela do tipo solar, em um sistema planetário como o nosso, a linha de neve da água corresponderia à distância entre as órbitas de Marte e Júpiter, e a linha de neve do monóxido de carbono corresponderia à órbita de Netuno.

A linha de neve descoberta pelo telescópio ALMA é o primeiro indício que temos da linha de neve de monóxido de carbono em torno de TW Hydrae, uma estrela jovem situada a 175 anos-luz de distância da Terra. Os astrônomos acreditam que este sistema planetário em formação partilha muitas das características do nosso Sistema Solar, quando este tinha apenas alguns milhões de anos de idade.

"O ALMA deu-nos a primeira imagem real de uma linha de neve em torno de uma estrela jovem, o que é tremendamente excitante, pelo que podemos aprender sobre o período inicial da história do nosso Sistema Solar", disse Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, EUA). "Conseguimos observar detalhes escondidos anteriormente, sobre as regiões geladas de outro sistema planetário semelhante ao nosso".


Esta imagem, obtida com o observatório ALMA, no Chile, mostra a região (a verde) onde a neve de monóxido de carbono se formou em torno da estrela TW Hydrae. A circunferência azul representa o local onde estaria a órbita de Neptuno, se comparássemos o tamanho deste sistema ao tamanho do Sistema Solar. A transição para o gelo de monóxido de carbono poderá também assinalar a fronteira interior da região onde corpos gelados mais pequenos se poderão formar, tais como cometas e planetas anões (do tipo de Plutão e Éris). [Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]



Formação da vida


A presença da linha de neve do monóxido de carbono pode ter também consequências mais importantes do que apenas a formação de planetas.

O gelo de monóxido de carbono é necessário à formação de metanol, que é um dos blocos constituintes das moléculas orgânicas mais complexas essenciais à vida.

Se os cometas levarem estas moléculas a planetas recém-formados, do tipo da Terra, estes planetas poderiam também ficar equipados com os ingredientes necessários à vida.

Até hoje, nunca se tinham obtido imagens diretas de linhas de neve, já que estas linhas se formam sempre no plano central relativamente estreito do disco protoplanetário e por isso, tanto a sua localização precisa quanto a sua extensão nunca tinham sido determinadas.

Acima e abaixo da região estreita onde as linhas de neve existem, a radiação da estrela impede a formação de gelo. A concentração de gás e poeira no plano central é indispensável para isolar a área da radiação estelar, de modo a que o monóxido de carbono e outros gases possam arrefecer e congelar nesta zona.

A equipe de astrônomos conseguiu espreitar para o interior deste disco, onde a neve se formou, utilizando um truque. Em vez de procurarem a neve - que não pode ser observada diretamente - procuraram uma molécula chamada diazenylium(N2H+), que brilha intensamente na região do milímetro do espectro eletromagnético e é por isso um alvo perfeito para um telescópio como o ALMA.

Esta molécula frágil é facilmente destruída na presença de monóxido de carbono gasoso, por isso só aparecerá em quantidades susceptíveis de serem detectadas em regiões onde o monóxido de carbono se transformou em neve, não podendo por isso destruir a molécula.

Ou seja, de uma maneira geral, a chave para encontrar a neve de monóxido de carbono consiste em encontrar diazenylium.

NASA financiará conceitos futurísticos para viagens espaciais

Redação do Site Inovação Tecnológica

[Imagem: John Bradford/Spaceworks Engineering]


A NASA anunciou que irá financiar uma série de pesquisas inovadoras, dentro do seu Programa de Conceitos Avançados.

Segundo a agência, as propostas foram selecionadas com base no potencial que esses conceitos têm para mudar a forma como as missões espaciais são realizadas, criando novas capacidades ou melhorando significativamente as técnicas usadas atualmente.

Os projetos que estão na fase de idealização receberão US$100.000 e deverão apresentar resultados em um ano. Os projetos que já estão em estágio mais avançado receberão US$500.000 e terão dois anos para serem concluídos.

Conheça quatro das propostas aprovadas, duas envolvendo missões robotizadas e duas envolvendo viagens tripuladas.

Em uma reportagem posterior, apresentaremos as novas tecnologias de propulsão vislumbradas pela NASA.


Hibernação espacial

John Bradford, da Spaceworks Engineering, está propondo começar a colocar na prática um conceito longamente utilizado na ficção científica: a "suspensão" das atividades metabólicas do ser humano durante as longas viagens espaciais.

Embora o conceito de "animação suspensa" continue longe do alcance do conhecimento científico e das tecnologias disponíveis - na ficção o conceito envolve uma espécie de criopreservação -, Bradford acredita que o conhecimento médico atual já permite a indução de estados de sono muito profundos, o que ele chama de torpor.

Durante o torpor, o ser humano apresenta taxas metabólicas reduzidas, diminuindo as demandas sobre água, alimentos, entretenimento e, sobretudo, reduzindo o estresse psicológico de uma viagem a Marte, por exemplo.

O engenheiro propõe desenvolver um habitáculo com toda a tecnologia necessária para que os astronautas permaneçam nesse estado de dormência induzida.

O habitáculo seria um pequeno módulo pressurizado com acesso direto tanto à nave principal, quanto ao módulo de descida.

"Nós acreditamos que o habitáculo da tripulação possa ser reduzido para apenas cinco a sete metros para uma tripulação de quatro a seis astronautas, comparados com os 20 a 50 metros atuais. O módulo total da tripulação teria algo na ordem de 20 metros cúbicos, em comparação com os 200 metros cúbicos das propostas atuais," disse Bradford.

O projeto prevê a avaliação do sistema completo para uma missão a Marte, além da comparação da proposta de "módulo de torpor" com as demais tecnologias sendo avaliadas pela NASA.

[Imagem: Lynn Rothschild/NASA]


Impressão 3D de biomateriais

Há muito tempo a NASA tem manifestado interesse nas impressoras 3D. Foram engenheiros do seu Centro de Pesquisas Langley que inauguraram a prototipagem rápida com metais, com vistas à fabricação de peças sobressalentes de espaçonaves onde quer que elas se façam necessárias.

Outros experimentos mostraram que é possível construir peças com poeira lunar usando uma impressora 3D e, eventualmente, até uma base lunar inteira.

Mas a ideia agora é fabricar biomateriais, com vistas à produção de qualquer coisa necessária a um ser humano em outro planeta, de alimentos a tecidos humanos para implantes.

"Imagine estar em Marte e poder substituir qualquer peça quebrada, seja uma parte do seu traje espacial, o seu habitáculo ou o seu próprio corpo. Propomos uma técnica que permitiria isso," diz Lynn Rothschild, do Centro de Pesquisas Ames, da própria NASA.

Rothschild pretende fazer isso usando uma impressora 3D para construir coisas usando não metais ou resinas, mas células vivas, alteradas geneticamente para secretar os materiais necessários para que roupas, hambúrgueres e órgãos para implantes possam ser fabricados por qualquer astronauta bem treinado.


[Imagem: Hamid Hemmati/NASA]


Sondas espaciais 2D 


Quando o robô Curiosity desceu em Marte, os chefes da missão na Terra afirmaram ter passado por "sete minutos de terror", tamanha foi a expectativa gerada pela complicada engenharia necessária para colocar um jipe de uma tonelada na superfície de outro planeta.
Veja como foi a descida do robô Curiosity em Marte

Hamid Hemmati, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA acredita que dá para explorar outros planetas com muito menos estresse.

Ele está propondo colocar na superfície não naves pesadas e complicadas, mas simples fitas, que desceriam suavemente de onde quer que sejam lançadas.

"O nosso conceito de sondas espaciais 2D consiste em uma pilha de folhas flexíveis, cada uma equipada com uma variedade de sensores, geradores de energia, aviônica e capacidades de telecomunicação," disse Hemmati.

As sondas bidimensionais, ou fitas eletrônicas, seriam simplesmente soltas na atmosfera, sem qualquer dispositivo de pouso e sem necessidade de propulsão, totalmente desnecessários. A ideia é imprimir os sensores dos dois lados das sondas planas, e lançá-las às dezenas ou centenas, criando uma rede de sensores que colete dados de uma grande área da superfície do planeta - ou qualquer outro corpo celeste, incluindo luas, cometas e asteroides.

[Imagem: Adrian Stoica/NASA]


Transformers espaciais 



Adrian Stoica, também do Laboratório de Propulsão a Jato, vislumbra aparelhos mais complexos e mais versáteis, o que ele chama de "transformers para ambientes extremos".

O engenheiro propõe criar veículos multifuncionais, capazes de alterar seu formato ou função de acordo com o local que pousarem.

"Colocados sobre a borda ensolarada de uma cratera permanentemente sombreada, ou na entrada de uma caverna, os Transformers poderão ser usados em conjunto com robôs de exploração, projetando um microambiente favorável nas áreas frias e escuras," disse Stoica.

As cavernas e crateras escuras, da Lua e de Marte, atraem a atenção dos pesquisadores porque, além de darem informações científicas importantes sobre a formação e história geológica, é possível encontrar nelas gelo e, eventualmente, sinais de vida extraterrestre.

Tempo celeste


Descoberta de 'relógio' primitivo pode mudar a história e mostrar relação mais antiga entre homem e os céus



A grosso modo, existem duas eras que caracterizam a existência de humanos na Terra: primeiro, a dos caçadores-coletores, grupos nômades que peregrinavam por grandes áreas em busca de comida e abrigo. Depois, a que chamamos de "civilização", produto da fixação de populações em torno de áreas cultiváveis, presumivelmente a partir dos natufianos, cerca de 10 mil anos antes de Cristo, na área onde hoje estão Israel e Jordânia.

Essas determinações dependem crucialmente de artefatos achados em escavações arqueológicas. É possível que outras áreas existissem onde a agricultura fosse cultivada antes disso e que ainda não foram descobertas. Essa é uma característica básica das ciências ditas históricas, onde o que num momento é o "primeiro" pode ser suplantado por novos achados.

Dado o que sabemos, ou sabíamos, havia uma outra distinção essencial entre os caçadores-coletores e as primeiras civilizações. Na transição de uma era para outra surgiu uma preocupação com a passagem do tempo que levou à elaboração de meios que tornassem possível sua determinação: "relógios" primitivos que marcassem a regularidade dos ciclos naturais.

Certamente, os caçadores-coletores sabiam da passagem dos dias, das fases da Lua, das estações do ano, todos esses fenômenos que ligavam a Terra aos céus. Sabiam também, e temiam, fenômenos não regulares como eclipses, cometas e chuvas de meteoros. Era claro que existiam padrões de ordem e de desordem nos céus, cuja compreensão ia muito além dos poderes humanos (até bem mais tarde, quando a ciência entra em cena).

A divinização dos céus --que se tornam a morada dos deuses-- foi de certa forma uma tentativa de estabelecer algum tipo de controle sobre o que era incontrolável, com o intuito de preservar o grupo contra forças naturais implacáveis e misteriosas.

Porém, dado o caráter nômade dos caçadores-coletores, não se sabia que tinham já não só uma preocupação com a passagem do tempo, mas meios de marcá-la. Essa foi a revelação surpreendente de pesquisadores da Universidade de Birmingham, na Inglaterra, que descobriram o mais antigo "relógio" celeste, criado aproximadamente 10 mil anos atrás.

Doze pedras imitando as várias fases da Lua, num arco de cerca de 50 metros. No centro, uma pedra de dois metros de diâmetro marca a Lua cheia. Curiosamente, o arranjo é alinhado com o Sol nascente no meio do solstício de inverno da época, o que dava aos arquitetos a chance de recalibrar seu calendário lunar com o ano solar. Arqueólogos encontraram evidências de que as pedras foram mudadas de lugar durante milhares de anos.

O achado muda nosso modo de pensar sobre os caçadores-coletores, que obviamente eram bem mais sofisticados do que imaginávamos. Nessa região da Escócia, migrações de animais ocorriam com regularidade, e prevê-las era garantia de comida. Usar os céus para fazê-lo mostrava um conhecimento astronômico bem anterior ao das civilizações do Oriente Médio. E é a prova de um início formal da história ainda antes da agricultura, forjado por uma profunda ligação entre o homem e os céus.


MARCELO GLEISER é professor de física teórica no Dartmouth College, em Hanover (EUA), e autor de "Criação Imperfeita".