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Streaming ao vivo da NASA : Double Asteroid Redirection Test (DART)

Segunda : 18:30

 

DART é uma espaconave desenhada para efetuar um impacto em um asteróide e testar a tecnologia.

O Asteroid alvo atual NÃO é uma ameaça a Terra. O asteróide alvo somente foi escolhido para o teste.

Esse sistema anti-asteróide é um perfeito teste para ver se intencionalmente impactando uma nave em um asteróide é um meio efetivo para mudar sua trajetória caso um asteóide que seja perigoso a Terra seja descoberto no fututo.

TRAPPIST-1 e seus planetas. Branca (bronzada na verdade) de neve e seus sete anões ?

Sete terras

Astrônomos descobriram um sistema com sete planetas do tamanho da Terra a um pulinho daqui em termos astronômicos – apenas 40 anos-luz de distância.

Usando telescópios no espaço e no solo, os exoplanetas foram todos detectados pela técnica do trânsito planetário, quando passavam em frente da sua estrela progenitora, a estrela anã superfria chamada TRAPPIST-1 – o nome é uma referência ao telescópio usado para descobri-la, o Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope.

Três dos planetas situam-se na zona habitável da estrela, com possibilidade de água líquida na superfície, aumentando a possibilidade deste sistema planetário conter vida – nunca tantos planetas promissores haviam sido identificados ao redor de uma única estrela. Os sete pequenos planetas, por enquanto, estão sendo chamados de TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h – por ordem crescente de distância da estrela.

Os astrônomos utilizaram o telescópio TRAPPIST-Sul instalado no Observatório de La Silla do ESO, o VLT situado no Paranal e o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, além de outros telescópios em todo o mundo para confirmar a existência dos sete planetas – não está descartada a possibilidade da existência de outros planetas no sistema.

“Trata-se de um sistema planetário extraordinário – não apenas por termos encontrado tantos planetas, mas porque todos eles são surpreendentemente parecidos com a Terra em termos de tamanho!” comemorou Michaël Gillon, da Universidade de Liège, na Bélgica.

Estrela TRAPPIST-1

Com apenas 8% da massa do Sol, a TRAPPIST-1 é muito pequena em termos estelares, apenas um pouco maior que o planeta Júpiter. Por isso, apesar de se encontrar próxima de nós, na constelação de Aquário, ela é muito fraca para ser vista a olho nu. Para os telescópios, por outro lado, isto é uma ótima notícia, já que eles não são tão ofuscados pelo brilho como ocorre na observação de estrelas mais brilhantes.

“A energia emitida por estrelas anãs como a TRAPPIST-1 é muito menor do que a liberada pelo nosso Sol e por isso os planetas têm que ocupar órbitas muito mais próximas da estrela do que as que observamos no Sistema Solar para poderem ter água na superfície. Felizmente, parece que este tipo de configuração compacta é exatamente o que observamos em torno de TRAPPIST-1!” disse Amaury Triaud, coautor da descoberta.

Desta forma, o sistema se parece muito mais com Júpiter e suas luas do que com o Sistema Solar inteiro. As órbitas dos planetas não são muito maiores que as apresentadas pelo sistema de satélites galileanos situado em torno de Júpiter, sendo muito menores que a órbita de Mercúrio no Sistema Solar.

A equipe determinou que todos os planetas no sistema são semelhantes à Terra e a Vênus em termos de tamanho, ou ligeiramente menores. As medições de densidade sugerem que pelo menos os seis planetas mais internos têm provavelmente uma composição rochosa.

Zona habitável

O pequeno tamanho da TRAPPIST-1, assim como a sua temperatura baixa, significam que a emissão de energia dirigida aos seus planetas é semelhante à recebida pelos planetas internos do nosso Sistema Solar; os planetas TRAPPIST-1c, d, f recebem quantidades de energia comparáveis às que os planetas Vênus, Terra e Marte, respectivamente, recebem do Sol.

Os sete planetas podem potencialmente conter água líquida em sua superfície, apesar de as distâncias orbitais tornarem alguns candidatos mais prováveis a esta condição do que outros. Os modelos climáticos sugerem que os planetas mais internos, TRAPPIST-1b, c, d, são provavelmente muito quentes para possuírem água líquida, exceto talvez numa pequena fração das suas superfícies. A distância orbital do planeta mais exterior do sistema, TRAPPIST-1h, ainda não foi confirmada, embora ele pareça encontrar-se muito afastado e frio para poder conter água líquida – assumindo que não ocorra nenhum processo de aquecimento alternativo.

Já os planetas TRAPPIST-1e, f, g representam o “santo graal” para os astrônomos que procuram planetas, uma vez que orbitam na zona habitável da estrela e poderão conter água em suas superfícies.

Fonte : Inovação Tecnológica

Lua de Júpiter será primeiro alvo na busca por vida extraterrestre

Europa tem um vasto oceano salgado debaixo de uma camada de gelo. [Imagem: NASA/JPL-Caltech/SETI]

Rabiscos promissores

Depois de duas décadas de preparações e adiamentos, duas missões estão prestes a partir para Europa, uma das dezenas de luas de Júpiter que se transformou na maior chance de encontrar vida extraterrestre no Sistema Solar.

O satélite, um dos 67 já identificados ao redor de Júpiter, é menor do que a nossa Lua e, à distância, parece uma bola com riscos que parecem ter sido feitos por uma criança.

De perto, porém, os rabiscos são longas rachaduras no gelo que cobre a superfície de Europa e que se estendem por milhares de quilômetros. Muitas dessas rachaduras estão cheias de uma substância ainda desconhecida, apelidada pelos cientistas de “gosma marrom”.

Exo-oceano

A imensa gravidade de Júpiter gera forças que repetidamente criam um efeito elástico na lua. Mas os estresses criados na superfície de Europa parecem ser melhor explicados pela crosta de gelo flutuando em um oceano.

“Sabemos que há água sob a superfície por causa de medições feitas por missões anteriores. E isso faz de Europa um dos mais excitantes locais potenciais para procurarmos por vida,” afirma Andrew Coates, do Laboratório Mullard de Ciências Espaciais da Universidade College de Londres.

O oceano de Europa tem uma profundidade estimada entre 80 km e 170 km – isso significa que poderia ter um volume de líquido duas vezes maior do que a água de todos os oceanos da Terra.

A água é um pré-requisito vital para a existência de vida como a conhecemos, mas o oceano de Europa pode ter outros pré-requisitos, como uma fonte de energia química para micróbios.

E mais: o oceano pode “se comunicar” com a superfície por uma série de maneiras, incluindo blocos aquecidos de gelo furando a crosta superficial. Assim, o estudo da superfície pode dar pistas do que está acontecendo embaixo, na água.

Imagens da superfície de Europa feitas pela missão Galileu mostram, em sentido horário a partir da superior esquerda: (1) crosta de gelo quebrada na região conhecida como Conamara; (2) placas da crosta que, acredita-se, quebraram e se arranjaram em posições diferentes; (3) faixas avermelhadas; e (4) uma cratera que pode ter o tamanho do Havaí. [Imagem: NASA/JPL/University of Arizona]

Exploração de Europa

É por isso que a NASA está preparando duas missões para explorar Europa.

Uma delas é a Clipper, com lançamento previsto para 2022 e que ficará na órbita da lua. A outra, ainda sem nome, será uma tentativa de pousar.

“Queremos investigar o potencial que Europa tem de abrigar vida. Por isso precisamos tentar entender o que se passa no oceano e na crosta gelada – da composição à geologia, bem como o nível de atividade,” explicou Robert Pappalardo, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e principal investigador da Clipper.

A sonda espacial levará nove instrumentos, incluindo uma câmera que mapeará a maior parte da superfície da lua. Espectrômetros analisarão a composição química, enquanto um radar de alta potência fará um mapeamento tridimensional da camada gelada. Por fim, um magnetômetro analisará as características mais gerais do oceano.

A sonda Clipper será um verdadeiro acrobata espacial, com órbitas complicadas para fazer vários sobrevoos em Europa. [Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Energia para a vida

Se há um fator que torna Europa um caso especial é sua vizinhança: a órbita da lua a leva bem adentro do poderoso campo gravitacional de Júpiter, que captura e acelera partículas criando cinturões de radiação intensa.

Essa radiação pode “fritar” os componentes eletrônicos das espaçonaves, o que limita a duração das missões espaciais. Mas a mesma radiação causa reações químicas na superfície de Europa, resultando em compostos oxidantes.

Na Terra, reações entre oxidantes e compostos redutores fornecem a energia necessária para a vida. Mas em Europa esses oxidantes só são úteis para possíveis micróbios se chegarem ao oceano. Os cientistas acreditam que isso pode acontecer com o processo de convecção da crosta, e que reatores criados pela interação entre a água salgada e o fundo rochoso do oceano podem reagir com os oxidantes.

 

Pouso em Europa

A planejada segunda missão, projetada para pousar em Europa, poderá usar a tecnologia de “guindaste espacial” (Sky Crane), a mesma que de forma bem-sucedida pôs na superfície de Marte o jipe-robô Curiosity, em 2012. A sonda teria um sistema autônomo de aterrissagem para detectar obstáculos em tempo real.

Sendo assim, a missão Clipper terá a função de também fazer o reconhecimento para um local de pouso da segunda missão. “É como se estivéssemos procurando um oásis, com água próxima à superfície. Talvez a água seja morna e tenha materiais orgânicos”, explica Pappalardo.

A sonda que pousaria em Europa seria ainda equipada com uma serra para coletar amostras de gelo mais profundas e menos atingidas pela radiação. “Queremos buscar as amostras mais preservadas possíveis. Uma forma é cavar fundo, a outra é buscar algum local em que tenha havido algum tipo de erupção, em que material fresco está caindo na superfície”, diz Niebur.

 

Pousando uma sonda em Europa, será possível determinar se a vida existe ou já existiu na lua de Júpiter. [Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Encélado

Mas desde que a missão Galileu descobriu sinais da existência de água em Europa, nos anos 90, sabemos que a lua jupteriana não é um caso isolado.

“Uma das mais significativas descobertas da última década em exploração planetária é que, se você atirar uma pedra nos planetas do Sistema Solar além de Marte, você acabará acertando um mundo com oceanos”, diz Curt Niebur, também membro da missão Clipper.

Em Encélado, uma das luas de Saturno, por exemplo, há um oceano subterrâneo que provoca “erupções” por meio de fissuras no polo sul. O satélite natural, por sinal, poderá ser o destino de uma missão na próxima década.

Niebur, porém, acredita no maior potencial de Europa: “Europa é muito maior que Encélado e tem mais de tudo: atividade geológica, água, espaço, calor e estabilidade em seu ambiente.”

Fonte : Inovação Tecnologica

Missão em Europa anuncia mudança de horizontes na busca por vida alienígena

Lua de Júpiter que abriga um oceano é nova fronteira na caça da NASA por extraterrestres

 

Não é algo que a NASA goste de anunciar, mas desde sua criação em 1958, a agência espacial conduziu apenas uma busca direta e focada por vida extraterrestre – e isso foi há mais de 40 anos.

Aconteceu em 1976, quando as naves gêmeas Viking aterrissaram em lugares diferentes de Marte para procurar por sinais de vida escondidos na superfície desolada, fria e seca do planeta. A Viking foi – e ainda é – a missão de ciência planetária mais cara a decolar, além de ter sido um enorme esforço técnico que criou as fundações para todas as explorações interplanetárias futuras. Contudo, ambas as naves voltaram sem resultados em sua busca por vida e, desde então, a NASA tem favorecido uma série de missões – a maioria, para Marte – que transformaram nosso entendimento sobre os planetas vizinhos, tendo mais cautela quanto a questão central de haver ou não vida neles.

Hoje, depois de décadas percorrendo os desertos de Marte, astrobiólogos da NASA estão finalmente se preparando para reavivar a busca direta por um “segundo Gênesis” da vida no nosso Sistema Solar – mas não onde se costuma pensar. Dessa vez, vão procurar bem além de Marte, o planeta vizinho mais parecido com a Terra, indo a lugares ainda sombrios do Sistema Solar exterior, onde sondas e telescópios espaciais revelaram sinais de oceanos escondidos dentro de luas geladas e planetas anões. Aquecidos por forças de maré em vez de luz solar, esses ambientes poderiam abrigar vida, segundo cientistas. “Esses oceanos podem estar próximos da superfície, ou talvez mais para baixo, com crostas de gelo mais espessas, mas deve haver água em estado líquido ou lama por lá – mesmo no caminho para Plutão”, diz James Green, diretor da Divisão de Ciência Planetária da NASA e um dos arquitetos do Ocean Worlds, programa de exploração embrião da agência.

O foco central do programa é Europa, lua de Júpiter que, apesar de ser ligeiramente menor que a terrestre, acredita-se conter um oceano duas vezes mais volumoso que todos os mares do nosso planeta combinados. Dados de sobrevoos espaciais anteriores sugerem que o oceano da Europa tem bilhões de anos e, em contato com o núcleo quente e rochoso da lua, oferece tempo e energia suficiente para que vida surja em algum momento. Presa sob uma crosta com uma espessura de pelo menos dezenas de quilômetros, qualquer biosfere de Europa pode ter permanecido fora de alcance para sempre. Ocasionalmente, água marinha emerge por fissuras na crosta e, entretanto, congela ao atingir a superfície. Observações recentes do telescópio Hubble sugerem que o oceano pode, inclusive, estar lançando grandes quantidades de vapor de água no espaço através de plumas, parecidas com gêiseres, irrompendo de baixo da superfície. Se astrônomos pudessem coletar o material congelado ou o vapor, poderiam descobrir o que – e se algo – se esconde na Europa.

Todos os olhos em Europa

A NASA já está desenvolvendo uma espaçonave a ser lançada em 2020, chamada Europa Multiple Flyby Mission. A EMFM orbitará Júpiter, passando por Europa 45 vezes para estudar as plumas, medir a espessura da crosta gelada e mapear a superfície da lua em alta resolução. Contudo, a EMFM é apenas um prelúdio. Atendendo a uma diretiva de 2015 do Congresso, a agência estuda o pouso de uma nave na superfície de Europa com o objetivo de procurar e analisar amostras na buscas por biologia alienígena. Um novo estudo, produzido por 21 membros de um painel de biólogos, geólogos cientistas espaciais e engenheiros de voo descreve a nave em potencial com detalhes, e projeta que ela poderia aterrissar na lua por volta de 2031. “É isso que realmente queremos saber”, diz Green. “O que há nesse oceano? Está vivo? A nave é o próximo passo… Eu gostaria de vê-la sob uma pluma – a pluma batendo em seu casco, material fresco saindo da rachadura. Porém, já alcançamos isso? Ainda não”.

Apesar do pedido do Congresso para que a NASA explore Europa, não há garantia de que a agência terá o financiamento necessário a missão, cujos custos ainda não foram determinados. Estimativas serão divulgadas, dizem oficiais da NASA, depois de uma consulta cuidadosa com a comunidade científica, sem mencionar simpáticos e poderosos membros do Congresso.

Bob Pappalardo, pesquisador sênior no Laboratório de Propulsão a Jato (JPL, na sigla em inglês) da NASA e cientista no projeto da EMFM, acredita que é um boa causa lançar as missões orbital e de pouso em uma rápida sucessão. “É como pasta de amendoim e geléia – nenhum dos dois faz um bom sanduíche sozinho, mas são maravilhosos juntos”, ele explica. “A EMFM encontrará as questões principais sobre a habitabilidade de Europa – as variações geológicas e químicas de sua superfície e os locais onde está sua água líquida. Se realmente quiserem procurar por sinais de vida, então terão que seguir essas descobertas e descer à superfície… Eu acreditava que isso estava tão distante que sequer veríamos acontecer. Agora, não tenho tanta certeza.”

Jonathan Lunine continua cético. O cientista planetário da Universidade Cornell já viu muitas propostas de missões ruírem, muito antes de chegarem à plataforma de lançamento, para ficar otimista demais sobre perspectivas de um lançamento em curto-prazo. “Quero ver isso acontecer em minha carreira científica, mas ainda estamos em um estágio inicial e é difícil prever quando realmente vai acontecer”, ele diz. “Eu sempre achei que o processo político – ser aprovado e financiado – representa o ambiente mais perigoso ao qual uma missão planetária pode ser exposta.”

Lições da Missão Viking

Quando – se acontecer – os planejadores de missões da NASA aprovarem uma nave para buscar vida em Europa, o espectro das armadilhas da missão Viking vai pairar sobre todos os desafios. Como ela pousará em segurança? Para onde ela deve ir? E, acima de tudo, como deve procurar por vida alienígena?

Imagens orbitais de baixa resolução e retrofoguetes muito simples forçaram as naves Viking a pousarem em planícies cobertas de pedregulho que se mostraram desfavoráveis à busca por vida. Os pousadores carregavam três experimentos de detecção de vida brutos, concebidos quando a genética e a ecologia microbiana ainda estavam em sua infância e quando o conhecimento sobre o ambiente de Marte era muito mais limitado. Cada experimento investigou amostras de solo em busca de sinais de metabolismo orgânico, reações químicas das quais organismos dependem para produzir e usar energia. As amostras, porém, foram pegar diretamente da superfície, onde radiação ultravioleta intensa e raios cósmicos teriam matado quase micróbio concebível, eliminando possíveis sinais de metabolismo. Esses e outros problemas asseguraram que ao invés de fazer grandes feitos sobre a vida em Marte, os experimentos da missão Viking trouxeram resultados confusos e conflituosos.

Em contrapartida, uma sonda que pousasse em Europa teria que contar com tecnologias muito diferentes para pousar, operar e procurar por vida, amplamente baseadas nas lições aprendidas com Viking.

Definir o pouso, coletar amostras

Antes da nave sequer se aproximar de Europa, o reconhecimento de alta resolução da EMFM ajudaria a localizar um bom local de pouso – idealmente uma região de gelo novo enriquecido com material fresco do oceano, talvez expelido através das fissuras ou que caiu como neve de alguma pluma. Ele aterrissaria utilizando um sistema de foguetes para pouso como o que colocou gentilmente o rover Curiosity da NASA em Marte em 2012, melhorando as chances de conseguir um pouso certeiro em um terreno cheio de obstáculos. “O maior obstáculo técnico é projetar uma espaçonave que pode aterrissar com segurança em uma superfície que é amplamente desconhecida”, diz Curt Niebur, cientista de programa das missões extra-Sistema Solar da NASA. “Mas se pudermos encontrar o desafio de pousar em Europa, então podemos pousar em qualquer lugar.”

Embora os planejadores de missão ainda precisem mapear Europa com alta resolução, as imagens em baixa resolução que já viram mostram uma topografia acidentada o suficiente para os dar pesadelos, diz Britney Schmidt, cientistas planetária na Georgia Tech e co-autora do estudo. “Superfícies de gelo na Terra são incrivelmente complexas, e Europa é irregular em todas as escalas que já observamos. Por isso, encontrar um local plano talvez seja impossível”. ela explica. “É complicado não se preocupar com isso. Marte já tem sido difícil para nós – e é bem mais plano que Europa.”

Muitos dos pontos de pouso mais tentadores podem ser, na verdade, os mais perigosos – chamadas de “regiões de caos” e definidos por emaranhados de cordilheiras, fossos e fissuras que se espalham aleatoriamente. Essas regiões talvez sejam os locais onde água líquida veio parar na superfície através de uma crosta relativamente fina, fazendo com que o chão colapse e se desloque devido a ciclos de derretimentos e resfriamento. O ponto preferido de Schmidt para pouso – e um dos principais candidatos no estudo – é Thera Maculo, uma região de caos próxima de uma  possível fonte de plumas que, inclusive, fica em uma área relativamente livre de radiação.

Se chegar com sucesso à superfície de Europa, uma sonda levaria um pacote de instrumentos sofisticados para caracterizar os arredores fazer uma busca muito mais vasta por vida do que era possível na era Viking. Câmeras estereoscópicas encontrariam alvos para coleta de amostras e sismógrafos mapeariam o subsolo utilizando o eco de tremores de gelo. Em vez de focar em metabolismo, espectrômetros e microscópios procurariam pelos constituintes químicos básicos da vida – moléculas orgânicas, ou talvez até células individuais – em amostras intocadas perfuradas ou cravas por braços robóticos que pudessem penetrar ao menos dez centímetros abaixo da superfície da lua.

Apesar de ter o benefício de 40 anos de progressos tecnológicos e científicos, existe uma área chave em que uma sonda que pouse em Europa estará em desvantagem se comparado com a Viking. A lua jupteriana é um local muito mais alienígena, com menos similaridades óbvias com a Terra ou com Marte para guiar a construção dos experimentos. “Europa é o lugar certo para se perguntar a sempre difícil pergunta sobre como a vida pode ser detectada fora da Terra”, diz Jim Garvin, cientista chefe no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA e co-líder da equipe de estudo do pousador. “O que faz disso tanto excitante quando apaixonante é engenhar as medidas analíticas necessárias para um ambiente que é “desagradável” comparado a Marte.”

No equador de Europa, da temperatura média da superfície fica em torno de -160ºC. A superfície é constantemente bombardeada por radiações de partículas presas no enorme campo magnético de Júpiter, sem mencionar as rochas espaciais. A maior parte dos instrumentos sensíveis da sonda ficaria  relativamente quente e protegida em um cofre com escudo anti-radiação, deixando apenas o braço robótico e as câmeras expostas. A sonda operaria por cerca de um mês antes de deixar de operar naquela superfície fria e hostil.

Uma biosfera nas sombras

O mundo aquático misterioso de Europa leva os conceitos padrões de habitabilidade a extremos e demanda toda uma nova forma de procurar vida. “A influência de produtos da fotossíntese em abundância permeia nossa atmosfera e oceanos, então a nossa intuição sobre como é um mundo inabitado está muito ligada a esse contexto”, diz Tori Hoehler, astrobiólogo do Centro de Pesquisa Ames da NASA e co-autor do estudo do pousador. “A biosfera de Europa, se é que existe uma, é limitada por fatores ambientais bastante diferentes.”

Pode não existir nenhuma fonte de luz solar no oceano de Europa, então os organismos de lá, cientistas acreditam, provavelmente seriam quimiossintetizantes ao invés de fotossintetizantes, parecidos com as criaturas que vivem em aberturas hidrotermais no fundo do mar, na Terra. A vida naquele abismo frio e escuro seriam bastante langorosa, com bioquímica sufocada por uma relativa falta de energia utilizável e nutrientes, análogo aos ecossistemas aquáticos minimalistas encontrados na Antártica – como o subglacial Lago Vostok e o hipersalino Lago Vida. Sem poder examinar esses ambientes submarinos diretamente, o pousador Europa teria que procurar por suprodutos biológicos que talvez encham o mar e sejam incorporados ao gelo da superfície .

Em uma maneira similar, cientistas podem estimar a atividade biológica do fundo do mar na Terra medindo a concentração de células e aminoácidos diluídos em grandes volumes de água marinha. Baseado nessas medidas, a equipe de estudo sobre Europa tem altos padrões para experimentos de busca por vida com uma sonda, que deve poder discernir material orgânico diluído em aproximadamente um parte por 50 bilhões, e tão poucas quanto apenas 100 células em um centímetro cúbico de gelo. “Nós basicamente queríamos ter uma forte abordagem para entender qualquer resultado ambíguo”, explica Kevin Hand, cientista planetário na JPL e co-lider da equipe de estudo da nave. “Se a sonda não encontrar evidências de organismos complexos ou células de micróbios no gelo, saberemos que se existe vida em Europa, ela deixa apenas uma fraca bio-signatura abaixo dos níveis de contagem orgânica e celular encontrados em lugares como o Lago Vostok, na Antártica.

Um resultados desses seria frustrante, mas, de acordo com Hoehler e seus co-autores, o pior seria se isso fosse visto como uma falha que abafou novas missões para Europa e outras luas de gelo. É improvável que Europa vá mostrar todos seus segredos à primeira nave que chegue lá, e essa missão poderia ser apenas o começo para o programa Ocean Worlds da NASA. Missões poderiam, algum dia, explorar mares no subsolo de Encélado e Titã, de Saturno; Tritão, de Netuno; ou até mais distante, em Plutão. Prevendo uma mudança de mares, pesquisadores otimista já estão começando a ter ideias malucas como submarinos interplanetários construídos para furar e derreter quilômetros de gelo.
“Mesmo que saiamos convencidos que Europa não é habitada, e eu não acredito que isso seja possível’, Hoehler diz, “continuaria sendo um lugar extremamente interessante para se entender”.

 

Matéria digital: recriando a natureza usando bits em vez de átomos

Bits de matéria

Os materiais artificiais projetados e construídos para terem propriedades não encontradas nos materiais naturais – os chamados metamateriais – são usados para fazer mantos de invisibilidade, lentes planas e outros dispositivos outrora considerados impossíveis.

O problema é que não é fácil fabricar os meta-átomos artificiais necessários para criar essa metamatéria.

Agora, em um trabalho que mereceu a capa da revista Nature Materials, pesquisadores demonstraram que é possível fabricar um metamaterial juntando "bits de matéria".

Cristian Giovampaola e Nader Engheta, da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos, lançaram o conceito de "metamaterial digital" e construíram os primeiros protótipos, demonstrando a possibilidade de fabricar materiais com uma determinada permissividade juntando quaisquer dois materiais, sendo necessário apenas que a permissividade de um dos materiais seja positiva e a do outro negativa.

Permissividade é a propriedade de um material que descreve sua reação a um campo eletromagnético dentro dele. Assim, é uma qualidade fundamental a ser considerada no projeto de dispositivos ópticos, como lentes, guias de onda, processadores fotônicos e, claro, mantos de invisibilidade dos mais diversos tipos.

Metamaterial digital

Tomando emprestado termos da computação binária, esses metamateriais "digitais" são compostos de "bits", que são então combinados em "bytes". Esses bytes podem assumir diferentes formatos, como cilindros em nanoescala construídos com um bit de um dos metamateriais embrulhado em outro.

"A inspiração veio da eletrônica digital," disse o professor Engheta, que vem trabalhando com o que ele chama de metatrônica, criando uma computação com luz no interior de processadores fotônicos.

"Com os sistemas binários, podemos pegar um sinal analógico – uma onda – decompor uma amostra em pontos discretos e, finalmente, expressá-los como uma sequência de 0s e 1s. Nós queríamos ver se conseguíamos quebrar as propriedades eletromagnéticas de um material da mesma forma.

Matéria digital: recriando a natureza usando bits em vez de átomos

A inspiração para a criação dos bits e bytes de matéria veio da eletrônica digital. [Imagem: Giovampaola/Engheta – 10.1038/nmat4082]

"Quando você digitaliza um sinal, você olha para a sua magnitude em cada ponto no tempo e lhe dá um valor. Estamos aplicando o mesmo processo aos materiais, olhando para a permissividade que eles precisam ter em cada ponto do espaço a fim de que executem a função que queremos," explicou o pesquisador.

No caso dos nanocilindros, alterando os raios dos núcleos e dos revestimentos, bem como qual dos dois bits fica de dentro ou de fora, a dupla demonstrou matematicamente a possibilidade de fabricar metamateriais sólidos de praticamente qualquer permissividade.

Além disso, eles demonstraram que, arranjando cuidadosamente esses bytes em padrões mais complicados, é possível fabricar lentes planas, hiperlentes e guias de onda.

Matéria digital na prática

Para simplificar o trabalho, Cristian e Enghetta simularam bytes de metamateriais feitos de prata e vidro, mas ressaltam que qualquer par de materiais que siga a regra permissividade negativa/positiva vai funcionar.

A geometria núcleo-revestimento do byte foi escolhida porque é uma estrutura que os cientistas dos materiais já são craques em construir. Mas é possível construir também bytes com geometrias alternativas, como materiais com camadas sobrepostas e alternadas.

Uma vez que os bytes são construídos, a necessidade de cada aplicação óptica que se tem em mente é atendida alterando a maneira como esses bytes são organizados uns ao lado dos outros.

Os pesquisadores demonstraram a viabilidade de criação de hiperlentes feitas com o metamaterial digital, lentes especiais que podem produzir imagens de objetos menores do que o comprimento de onda da luz, bem como guias de onda que canalizam a luz em torno de curvas e cantos.

Dispondo cuidadosamente os bytes de matéria artificial, de tal modo que eles canalizem de forma bem definida, é possível guiar a luz de forma precisa no interior de processadores que usam luz em vez de eletricidade. Ou criar a ilusão de que a luz passa direto através de um objeto, efetivamente tornando-o invisível.

Bibliografia:
Digital metamaterials
Cristian Della Giovampaola, Nader Engheta
Nature Materials
Vol.: 13, 1115-1121
DOI: 10.1038/nmat4082

Fonte : Inovação Tecnológica

Matéria digital: recriando a natureza usando bits em vez de átomos

Água da Terra é mais velha do que o Sol

Água da Terra é mais velha do que o Sol

A água dos oceanos da Terra parece ter uma história bem mais antiga do que se acreditava. [Imagem: Bill Saxton/NSF/AUI/NRAO]

 

Idade da água

Uma equipe de astrofísicos analisou o gás hidrogênio e seu isótopo deutério, espalhados pelo Sistema Solar e concluiu que a água da Terra é mais antiga do que o próprio Sol.

Isótopos são átomos do mesmo elemento que têm o mesmo número de prótons, mas um número diferente de nêutrons. A diferença de massa entre os isótopos resulta em diferenças sutis em seu comportamento durante as reações químicas.

Como resultado, a razão entre hidrogênio e deutério nas moléculas de água pode mostrar sob quais condições as moléculas de água se formaram.

Por exemplo, a água interestelar tem uma alta relação deutério/hidrogênio por causa das temperaturas muito baixas nas quais se formam, dizem os cientistas.

Até agora, não se sabia o quanto desse enriquecimento de deutério foi removido por processamento químico durante o nascimento do Sol, ou quanto de água rica em deutério o Sistema Solar recém-nascido foi capaz de produzir.

A equipe criou então modelos que simulam um disco protoplanetário nos quais todo o deutério do gelo do espaço já foi eliminado por transformação química, e o sistema tem que começar de novo "do zero" a produzir gelo com deutério em um período de milhões de anos.

Eles fizeram isso para ver se o Sistema Solar poderia produzir água com as proporções de deutério e hidrogênio encontradas em amostras de meteoritos, na água dos oceanos da Terra e nos cometas.

A equipe concluiu que não, que o Sistema Solar não produziria água desse tipo, o que foi interpretado como uma mostra de que pelo menos um pouco da água em nosso Sistema Solar – incluídos aí os oceanos da Terra – tem origem no espaço interestelar anterior ao nascimento do Sol.

A constatação é crucial para a busca de vida fora da Terra porque, se isso aconteceu aqui, deve acontecer em outros sistemas planetários, que podem nascer em ambientes bastante adequados a servir como base de uma futura vida orgânica.

Bibliografia:
The ancient heritage of water ice in the solar system
L. Ilsedore Cleeves, Edwin A. Bergin, Conel M. O D. Alexander, Fujun Du, Dawn Graninger, Karin I. Oberg, Tim J. Harries
Science
Vol.: 345 no. 6204 pp. 1590-1593
DOI: 10.1126/science.1258055

 

Fonte : Inovação Tecnológica