Novos resultados classificam lua de Saturno como um dos grandes satélites com oceanos

por Sid Perkins e revista Nature

Dados coletados pela sonda Cassini, da Nasa, enquanto passava repetidamente por Titã, a maior lua de Saturno, oferecem a melhor evidência de que o enfumaçado satélite tem um grande oceano em forma líquida se movendo sob sua grossa camada de gelo.
Durante a órbita de 16 dias de Titã ao redor de Saturno, a distância entre a lua e seu planeta vai de pouco menos de 1,19 milhões quilômetros a quase 1,26 milhões quilômetros – uma disparidade que gera marés que flexionam a superfície da lua, de acordo com Luciano Iess, cientista planetário da Sapienza University de Roma. Estimativas do tamanho dessas marés e de seus efeitos podem fornecer pistas sobre a estrutura interna da lua, explica ele. 
Desde que começou a orbitar Saturno, em julho de 2004, a Cassini já passou por Titã mais de 80 vezes. Para esse estudo, Iess e seus colegas analisaram como a gravidade da lua fez a Cassini acelerar quando se aproximava de Titã e em seguida desacelerar enquanto recuava durante seis desses sobrevoos. Como Titã ocupava locais diferentes de sua órbita durante cada passagem, a equipe de pesquisadores poderia usar os dados dessas visitas para discernir variações sutis no campo gravitacional da lua enquanto ela se movia ao longo de sua órbita. Essas variações foram criadas por mudanças na forma de Titã – que, por sua vez, foram disparadas pelas flexões de maré na superfície da lua.
As análises da equipe sugerem que a superfície da lua pode subir e descer até 10 metros a cada órbita, aponta Iess. Esse nível de alteração sugere que o interior de Titã é relativamente deformável, relata a equipe na Science. Vários modelos da estrutura interna da lua sugerem essa flexibilidade – incluindo um modelo em que Titã é sólida, mas macia e escorregadia por dentro. Mas os pesquisadores discutem se o modelo mais provável de Titã é aquele em que uma camada de gelo com dezenas de quilômetros de espessura flutua sobre um oceano global. As descobertas da equipe, em conjunto com os resultados de estudos anteriores, sugerem que o oceano de Titã possa estar a não mais de 100 km da superfície do planeta.
Derretendo o meio
“Esse é um resultado empolgante, que coloca Titã firmemente no grupo de grandes satélites com oceanos”, comemora Robert Pappalardo, cientista planetário do Jet Propulsion Laboratory em Pasadena, na Califórnia. Cientistas já haviam inferido a presença de oceanos abaixo das superfícies geladas de vários satélites, incluindo Encélado, outra lua de Saturno, e Europa, que orbita Júpiter. 
A flexão de maré da camada gelada de Titã não forneceria calor suficiente para manter a subsuperfície do oceano líquida, aponta Jonathan Lunine, cientista planetário da Cornell University em Ithaca, no estado de Nova York, e coautor do estudo. Mas a energia liberada pelo decaimento de elementos radioativos no núcleo da lua, as reações químicas que desidratam muitos dos silicatos ali presentes e as pequenas quantidades de amônia que podem manchar o oceano ajudariam a evitar que congelasse, ressalta o pesquisador.
Essa flexão de maré, porém, poderia servir de explicação para a presença de metano na atmosfera de Titã, mesmo que o gás seja normalmente destruído por reações químicas produzidas pela luz do Sol, pondera Lunine. Depósitos de gelo rico em metano nas porções superiores da crosta de Titã seriam aquecidos o suficiente pela flexão para liberarem o gás, assim reabastecendo as concentrações atmosféricas do gás dessa lua. Em seguida isso cairia na forma de chuva sobre lagos e oceanos de metano na superfície.
“Mas isso é apenas uma ideia, porque cientistas ainda não mediram concentrações de metano próximas da superfície [de Titã]”, destaca Lunine. “Não há indícios de sua localização”.   
Essa evidência poderia estar disponível em breve. A missão Titan Mare Explorer (TiME), uma das três candidatas que a Nasa está considerando lançar no fim da década, liberaria uma cápsula flutuante e recheada de instrumentos em um dos grande mares de metano no hemisfério norte de Titã para estudar os processos químicos e físicos que acontecem por lá. “Até agora só vimos algo durante sobrevoos”, lembra Lunine.

Nasa

 

Fonte : SCIAM

A ciência se aproxima de descobrir por que existe algo em vez de nada

por Michael Shermer

Por que existe algo em vez de nada? Essa é uma daquelas questões profundas difíceis de responder. Ao longo de milênios, os humanos simplesmente disseram “Foi Deus quem fez”: um criador precedeu o Universo e o criou a partir do nada. Mas isso levanta a pergunta de quem criou Deus – e se Deus não precisar de um criador, a lógica dita que o Universo também não precisa. A ciência lida com causas naturais (não sobrenaturais) e por isso permite várias maneiras de explorar de onde é que o “algo” veio.

Universos múltiplos
Há muitas hipóteses de multiversos que nos mostram como o Universo poderia ter nascido a partir de outro. Nosso Universo pode ser, por exemplo, apenas um entre vários universos-bolha com diferentes leis naturais, que produziriam estrelas, com algumas delas colapsando em buracos negros e tendo peculiaridades que dariam origem a novos universos – de maneira similar à singularidade que os físicos acreditam ter dado origem ao Big Bang.
Teoria-M
No livro The Grand Design (O grande projeto), escrito em 2010 com Leonard Mlodinow, Stephen Hawking elege a “Teoria-M” (uma extensão da teoria de cordas que inclui 11 dimensões) como “a única candidata à teoria completa do universo. Se for finita – e isso ainda terá que ser provado – será o modelo de um universo que cria a si mesmo”.
Criação de espuma quântica
O “nada” do vácuo espacial na verdade é feito de turbulências espaço-temporais subatômicas em distâncias extremamente pequenas, mensuráveis na escala de Plank – a distância na qual a estrutura do espaço-tempo é dominada pela gravidade quântica. Nessa escala, o princípio da incerteza de Heisenberg permite que a energia decaia brevemente em partículas e antipartículas, produzindo “algo” a partir do “nada”. O nada é instável. Em seu novo livro, A Universe from Nothing, o cosmólogo Laurence M. Kraus tenta ligar a física quântica à teoria da relatividade geral de Einstein para explicar a origem de um Universo dessa maneira: “Na gravidade quântica, os universos podem aparecer espontaneamente, e de fato sempre o farão. Esses universos não precisam estar vazios, mas podem conter matéria e radiação desde que sua energia total, incluindo a energia negativa associada à gravidade (contrabalanceando a energia positiva da matéria), seja zero”. Além disso, “para universos fechados que podem ser criados a partir desses mecanismos para durar mais do que intervalos infinitesimais de tempo, algo como a inflação se faz necessário”. As observações mostram que o Universo é de fato plano (há matéria suficiente para desacelerar sua expansão, mas não detê-la), tem energia total zero e passou por uma rápida inflação, ou expansão, logo após o Big Bang, como descrito pela cosmologia inflacionária. “A gravidade quântica não apenas parece permitir que universos sejam criados a partir do nada – ou seja, da ausência de espaço e tempo –, ela pode precisar que seja assim. O ‘nada’ – nesse caso a ausência de espaço, de tempo, de tudo! – é instável”.
As outras hipóteses também são testáveis. A ideia de que novos universos possam surgir de buracos negros em colapso pode ser esclarecida a partir de conhecimentos adicionais sobre as propriedades de buracos negros, que estão sendo estudadas. Outros universos-bolha podem ser detectados nas sutis variações de temperatura da radiação cósmica de fundo deixada pelo Big Bang de nosso Universo. A Sonda Anisotrópica de Micro-ondas Wilkinson (WMAP, em inglês) está coletando dados sobre essa radiação. Além disso, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO, em inglês) foi projetado para detectar ondas gravitacionais excepcionalmente fracas. Se existem outros universos, talvez rugas em ondas gravitacionais indiquem sua presença. Talvez a gravidade seja uma força relativamente tão fraca (se comparada ao eletromagnetismo e às forças nucleares) porque parte dela “vaza” para outros universos. Mesmo que Deus seja visto como o criador das leis da Natureza que fizeram o Universo (ou multiverso) surgir a partir do nada – se essas leis forem determinísticas –, então Deus não teve escolha na criação do Universo, e por isso não foi necessário. De qualquer forma, por que deveríamos nos voltar para o sobrenatural quando nossa compreensão do natural ainda está em seus estágios iniciais? Seríamos sábios ao seguir esse princípio cético: antes de dizer que algo não é deste mundo, certifique-se de que não seja deste mundo.

 

©Kevin Carden/ Shutterstock

Fonte : SCIAM

Matéria com energia negativa

Todos a bordo do Expresso Buraco de Minhoca, rumo à primeira viagem realmente espacial da espécie humana.

Calma, não precisa correr, porque as passagens ainda não estão à venda.

A novidade é que parece que não é tão difícil quanto se imaginava construir esses túneis que unem localidades diferentes do espaçotempo – ou abrir portas para outros universos.

Estima-se que quem entrar em um buraco de minhoca poderá reaparecer instantaneamente perto de Plutão, ou na galáxia de Andrômeda, ou em qualquer outro lugar do Universo, ou mesmo em outro universo – sem a chatice da viagem.

Por enquanto, os buracos de minhoca estão apenas nos livros de teoria: ninguém nunca detectou um e nem tampouco existe um projeto para construir um deles.

E não é por acaso: a mesma teoria que garante que eles são possíveis afirma que eles são intrinsecamente instáveis, e costumam se fechar antes que você embarque em sua nave espacial.

A única saída é alimentá-los com uma forma exótica de matéria com energia negativa, algo cuja existência é posta em dúvida por muitos físicos.

Buraco de minhoca factível

Mas, agora, tudo mudou – esclareça-se, tudo mudou na teoria.

Um físico grego e dois alemães demonstraram que pode ser possível construir um buraco de minhoca sem usar nem um só saco desse cimento esquisito chamado matéria com energia negativa.

"Você não vai precisar nem mesmo de matéria normal, com energia positiva," garante Burkhard Kleihaus, da Universidade de Oldemburgo, na Alemanha. "Buracos de minhoca podem ser mantidos aberto sem precisar de nada."

Se isto estiver correto, significa então que pode ser possível encontrar buracos de minhoca pelo espaço. Civilizações mais avançadas do que a nossa já podem até mesmo estar indo para lá e para cá nesse metrô galáctico construído com buracos de minhoca.

E, eventualmente, até mesmo poderemos construir nossos próprios túneis espaçotemporais, como portais para outras paragens, o que inclui, muito provavelmente, outros universos, com suas próprias galáxias, estrelas e planetas.

Os cientistas não têm como testar qual das respostas que a Teoria das Cordas e a Teoria-M dão é a "correta". Na verdade, todas elas podem estar corretas e talvez vivamos em um Universo entre um número infinito de universos. [Imagem: quintic/Wikipedia]

Sempre Einstein

A ideia de um buraco de minhoca se sustenta na teoria de Einstein, que mostra que a gravidade nada mais é do que uma dobradura invisível do espaçotempo causada pela energia – a massa-energia de grandes corpos celestes, por exemplo.

Foi o austríaco Ludwig Flamm que, em 1916, descobriu que dobraduras suficientemente dobradas poderiam funcionar como conduítes através do espaço e do tempo.

Isso chamou a atenção do próprio Einstein, que estudou a possibilidade juntamente com Nathan Rosen. Mas eles concluíram que a única conexão que um buraco de minhoca oferecia seria para um universo paralelo, o que os dois consideraram algo impensável.

Só em 1955, John Wheeler demonstrou que é possível conectar duas regiões do nosso próprio Universo – foi ele quem cunhou o termo buraco de minhoca, assim como ele mesmo já havia batizado os buracos negros.

Mas, claro, coube a Carl Sagan tirar essa curiosidade dos livros de física e usá-la para atiçar o interesse na ciência do público em geral. Um buraco de minhoca foi usado em sua obra Contato.

A tal da matéria com energia negativa seria necessária porque essa matéria teria uma espécie de anti-gravidade, o que seria necessário para que o buraco de minhoca abrisse sua boca e nos deixasse passar.

Embora a teoria de Einstein tenha resistido a todos os testes feitos até agora, os cientistas acreditam que ela talvez seja uma aproximação de uma teoria mais geral, por duas razões: a primeira é que ela não se coaduna com a mecânica quântica, e esta tampouco cede a todos os experimentos possíveis. E, segundo, porque a teoria de Einstein colapsa no centro de um buraco negro, na chamada singularidade.

O observatório Integral recentemente alterou os parâmetros de busca da chamada física pós-Einstein. [Imagem: ESA/SPI Team/ECF]

Indo além de Einstein

Já em 1921, Theodor Kaluza e Oskar Klein tentaram ir além da teoria da relatividade.

Inspirados em Einstein, que mostrou que a gravidade é a curvatura de um tecido que une as três dimensões do espaço mais o tempo, Kaluza e Klein propuseram que tanto a gravidade quanto a força eletromagnética podem ser explicadas pela curvatura de um espaçotempo de cinco dimensões.

Hoje, os teóricos da teoria das cordasafirmam que todas as quatro forças fundamentais podem ser explicadas pelas dobraduras de um espaçotempo de 10 dimensões.

Mas essas teorias são complexas demais até mesmo para os físicos teóricos.

E aqui entram Kleihaus, Panagiota Kanti e Jutta Kunz, os três intrépidos proponentes de uma versão mais simples dos buracos de minhoca.

O fundamento é que, se existem outras dimensões, nós não as percebemos porque elas são pequenas demais.

O processo de compactar as seis dimensões que não percebemos – aquelas que completam o quadro de 10 dimensões da teoria das cordas – cria vários novos campos de força, um deles chamado campo dilaton.

Da mesma forma que a gravidade na teoria da relatividade depende da curvatura do espaçotempo, nessas novas teorias a gravidade depende da curvatura mais a curvatura elevada a uma potência.

Os três pesquisadores usaram esse termo extra para propor um buraco de minhoca que não precisa de antigravidade.

Recentemente cientistas propuseram uma forma para testar a ideia do Big Flash, um irmão mais novo do Big Bang, uma explosão de radiação que teria mudado a estrutura do espaçotempo nos primórdios do nosso Universo. [Imagem: Getty Images]

Procurando buracos de minhoca no espaço

O resultado assustaria Einstein, porque o buraco de minhoca resultante do novo estudo não pode nos levar para Plutão ou Andrômeda, mas apenas para outros universos.

Desafiador, mas altamente especulativo.

A menos que alguém possa encontrar indícios de que tal estrutura exista no nosso Universo, pairando por aí em algum lugar.

Os três pesquisadores acreditam que é possível.

É bom lembrar que estávamos falando de dimensões submicroscópicas, quando estamos interessados em algo por onde possa menos pelo menos uma nave espacial.

Os cientistas afirmam que a inflação do Universo pode ter espichado esses buracos de minhoca a ponto de eles superarem as dimensões humanas, como um ponto de tinta colocado sobre uma bexiga vai aumentando conforme a bexiga se enche.

"A inflação [do Universo] pode ter inchado os minúsculos buracos negros que permeiam o tecido submicroscópico do espaço," propõe Kleihaus.

Como encontrá-los? Olhando para o Universo, já que a presença de um buraco de minhoca macroscópico deverá representar uma mudança radical no campo de visão dos telescópios.

"Afinal de contas, a boca do buraco de minhoca é uma janela para outro universo," propõe o cientista.

Desde, é claro, que o buraco de minhoca esteja com a boca precisamente virada para a Terra.

Bibliografia:
Stable Lorentzian Wormholes in Dilatonic Einstein-Gauss-Bonnet Theory
Panagiota Kanti, Burkhard Kleihaus, Jutta Kunz
arXiv
http://arxiv.org/abs/1111.4049

Fonte : Inovação Tecnológica