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Rotação quântica pode criar ondas de electrões de uma dimensão imparável

30.11.15

 


Em certos nano materiais, os electrões são capazes de competir através de estradas feitas à medida, com apenas um átomo de largura. Para atingir a melhor eficiência, estes caminhos unidimensionais devem ser pavimentados com perfeição absoluta - um único átomo errante pode parar electrões corredores nas suas pistas ou até ser lançados para trás. Infelizmente, tais imperfeições são inevitáveis.

Agora, um par de cientistas do Departamento de Energia de Brookhaven, Laboratório Nacional Norte-Americano e da Universidade Ludwig Maximilian em Munique, propuseram a primeira solução para tal paragem subatómica: uma nova maneira de criar uma onda de electrão mais robusta, dobrando em conjunto a direcção do movimento do electrão e a sua rotação. O truque, como descrito num artigo publicado a 16 de Novembro na Physical Review Letters e apresentado como uma Selecção de Editor, será explorar entrelaçando a pista de electrões. A teoria poderia gerir avanços de engenharia de nanoescala para tecnologias de dados e armazenamento de energia.

'Materiais unidimensionais podem só ser muito bons condutores se forem livres de defeitos, mas nada neste mundo é perfeito,' diz o físico de brookhaven Alexei Tsvelik, um dos dois autores do artigo, 'A nossa teoria, a primeira da seu género, arranja um modo de proteger as ondas de electrões e optimizar estes materiais.'

O trabalho baseia-se num sistema-modelo denominado corrente Kondo, onde electrões que correm, interagem com momentos magnéticos locais dentro do material. Devidamente aproveitadas, esta poderosa interacção poderá permitir aos materiais comportarem-se como condutores perfeitos e oferecer alta eficiência.

Protegendo o transporte
Canais com largura atómica só permitem movimento em uma de duas direcções que se oponham: esquerda ou direita. Electrões que viajem através de um caminho tão estreito - correndo através do que é chamado de ondas de carga de densidade - podem ser facilmente revertidas por, virtualmente qualquer obstáculo.

'A onda aumenta, como qualquer tsunami electrónico, que se espera transporte electrões suavemente numa direcção,' diz Tsvelik. 'Mas acontece que este Tsunami, pode ser preso por desordem, por impurezas no material.'

Estes 'tsunamis' mudam de direcção através de um fenómeno de asfixia de condutividade chamado de 'backscattering' (deflexão de partículas) - como uma onda a quebrar contra penhascos. Mas enquanto as direcções são facilmente revertidas, outra característica do electrão é muito mais resiliente: rotação. A rotação de um electrão - como uma rotação perpétua de top quântico - pode ser só descrita como para cima ou para baixo, e é impenetrável a simples imperfeições do material. O truque, então, é ensinar a onda direccional a inclinar ou rodar como suporte.

'Como os electrões correm, eles interagem com momentos magnéticos incorporados no material - estes bolsos de magnetismo intrínseco são a chave para produzir o estado limite,' diz o físico Oleg Yevtushenko da Universidade Ludwig Maximilian, o outro colaborador do artigo. 'Os momentos magnéticos dobram a rotação e direcção ao mesmo tempo em conjunto, de modo que qualquer perturbação precisaria virar a rotação do electrão de modo a alterar a direcção.'

Estas ondas de electrões rolantes poderão ser descritas como movimentações para a direita com rotação para cima, movimentações para a esquerda e rotação para baixo, e por aí em diante. Em cada instante, a direcção é reforçada pela rotação.

Construindo uma bicicleta de electrões
Imagine-se a andar num caminho estreito, praticamente sem espaço para ambos os pés. Num tal sistema simples, girar à volta é fácil - pode-se rodar à volta do mínimo pretexto.

'Mas e se dermos uma bicicleta ao nosso peão?' pergunta Tsvelik. 'Subitamente torna-se muito difícil de dar a volta angular e mudar de direcção - especialmente num caminho tão estreito. Esta limitação de voltar a direcção é como a nossa bicicleta de electrões, mantendo-a a rodar de um modo suficientemente energético para passar ressaltos numa estrada unidimensional.'

Para verificar a eficácia deste teorética bicicleta de electrões, cientistas precisam aplicar esta teoria a testes mais rigorosos.

'Os iões magnéticos em materiais como o césium, ferro e manganês são todos excelentes candidatos para gerar e explorar estas promissoras fronteiras de estados,' diz Yevtushenko.

O processo de sintetizar materiais funcionais e unidimensionais - como um fio fino metálico ou caminhos inesperados pela química - continua a desenvolver e a empurrar ambas as teorias e industria mais para a frente. Cientistas no Laboratório de Brookhaven de Física de matéria condensada e ciência de materiais e Centro de Nanomateriais Funcionais em arquitecturas atómicas similares.

'Esperamos que os nossos colegas saltem este desafio, uma vez que este o único método proposto para melhorar a corrente nesta escala 1D,' diz Tsvelik. 'Quem sabe onde os conceitos fundamentais podem levar? A maravilha da ciência é não sabermos onde ela nos pode levar.'

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publicado às 08:26

Uma nova simetria está subjacente à busca de novos materiais

29.11.15

 


Uma nova operação de simetria, desenvolvido por pesquisadores na Penn State, tem o potencial de acelerar a busca por novos materiais avançados, que variam de aços mais resistentes a novos tipos de materiais electrónicos, magnéticos e térmicos. Com mais desenvolvimentos, esta técnica também poderá ter um impacto no campo do design de materiais computacionais.

'Nas ciências da física, realizar medidas pode ser consumidor de tempo e, assim sendo, não queremos fazer medidas desnecessárias,' diz Venkat Gopalan, professor de ciência de materiais e engenharia. 'Isto é verdade para qualquer propriedade de materiais - mecânica, eléctrica, óptica, magnética, térmica ou outra qualquer. Sabendo que o grupo de simetria de um material pode reduzir enormemente o número de medidas que tenha de fazer.'

A simetria é difundida por todo o universo físico e está na base das leis básicas da física. Gopalan dá uma definição simples, mas cientificamente precisa; "A simetria é quando, fazermos algo parece-se a nada fazer.'

Um círculo tem uma simetria perfeita, porque se o girar num qualquer número de graus, terá a mesma aparência. Da mesma forma, a rotação de um hexágono por sessenta graus deixa-o exactamente na mesma, mas rodando-a numa quantidade diferente, não o faz. Qualquer coisa que pode ser feito que deixa um objecto com a mesma aparência, é uma operação de simetria.

Nos cristais, os átomos existem em padrões simétricos, como um cubo de sal ou um cristal de açucar ou quartzo. Grupos simétricos, dizem aos cientistas em quantas maneiras diferentes os átomos se podem colocar para repetir padrões.

Se souberem em que grupo simétrico se coloca um material, já se saberá muito acerca das propriedades - mecânica, térmica, eléctrica e por aí em diante - que os materiais terão.

Há precisamente 230 grupos que explicam como os átomos podem ser arranjados no espaço. Estas são 'caixas' de simetria em que um material irá encaixar. Se os cientistas estão à procura de um material com certas propriedades, como a de ser electricamente polarizado, podem procurar materiais meramente nessa 'caixa' de simetria e ignorar todas as 'caixas' que não tem qualquer possibilidade de conter materiais polarizados.

Outra operação de simetria, denominada reversão temporal, acrescenta ao número de 'caixas' de simetria disponíveis, e aplica-se especificamente aos materiais magnéticos. Isto diz simplesmente que, se o tempo anda para trás, um material irá simplesmente parecer igual ou não.

Num artigo publicado on-line no jornal Nature Communications, Gopalan e o seu co-autor Brian VanLeeuwen falam de um novo conjunto de 'caixas' chamada de, grupos de simetria distorcida, que descreve o que acontece quando sistemas físicos são afectados e perturbados por 'stresses', campos electromagnéticos ou outras forças, e mudam de um estado para o outro.

'As distorções são o mais comum dos fenómenos na natureza,' refere Goplan. 'Uma reacção química é uma distorção, difusão é distorção, e uma mudança das posições atómicas e nuvens electrónicas num material é distorção. A simetria que Brian e eu descobrimos é como gravar um filme de átomos e ver a sua simetria, considerando que a maioria das operações de simetria está a olhar para um 'frame' de um filme.'

'Mostramos que há uma enorme família de problemas a que isto se irá aplicar, tais como transições de fase - por exemplo, água a mudar de um líquido para um sólido ou vibrações em moléculas ou sólidos. Verá simetrias que não via com facilidade anteriormente. Então podemos reduzir rapidamente o numero de experimentações que temos de correr ou o numero de computações que precisam ser feitas para saber como um material irá mudar sob o efeito de distorções.'

As operações VanLeeuwen e Gopalan's encontram-se já a ser aplicadas por colegas na Penn State que trabalham em design de materiais computacional. Um grupo usa a técnica para compreender e modelar a difusão de átomos de hidrogénio no ferro. Outro grupo está a incorporá-lo num poderoso computador chamado Quantum Espresso, usado por modeladores de todo o mundo.

'A primeira questão que queremos colocar quando um novo material é descoberto, é de como os átomos são colocados no espaço,' diz Ismaila Dabo, professor assistente de ciência de materiais e engenharia, e um dos fomentadores Quantum Espresso.

'As simetrias são uma língua poderosa para explicar tais arranjos atómicos e as suas distorções perto do equilíbrio. Mas quando as distorções são tão grandes que afastam os átomos para longe do equilíbrio, não havia um caminho claro de descrever as transformações dos materiais, tornando difícil classificar fenómenos críticos como transições de fase ou propostas de limites granulares. Este trabalho dá uma admiravel, elegante, e muito necessária resposta, a tal questão.'

As proteínas são cristais complexos que mudam quando uma molécula de droga se liga a ela. Mas para as drogas actuais é algo muito computacional e experimentalismo intensivo. Gopalan sente que esta técnica pode algum dia ser útil na redução de experiências necessárias.

'A biologia é sobretudo acerca de distorções de biomoléculas no sentido de realizar uma função biológica,' refere.'Isto será conhecimento que valerá a pena para eles. Algum dia, isto será muito útil, mas a biologia á muito complexa, envolvendo centenas de átomos numa única célula. Nós ainda não estamos bem certos que estas ideias possam criar impacto aí, mas planeamos tentar. O meu objectivo é levar isto e aplicar a uma variedade de problemas mais simples primeiro.'

VanLeeuwen diz que muitas tecnologias que estão limitadas às propriedades dos materiais, podem beneficiar pela aplicação deste método na procura de novos materiais. Isto inclui ligas mais leves e mais fortes para a exploração espacial e eficiência energética, melhores sensores para a saúde e melhoramento das turbinas para maior produção energética.

'A natureza segue o caminho de menor resistência. Sabendo este caminho permite-nos calcular as tremendamente importantes propriedades dos materiais. Estas propriedades são críticas à função de um grande numero de tecnologias, desde a possibilidade de um ultra-som para prevenção de uma condição cardíaca mortal à prevenção da fusão de um reactor nuclear,' disse VanLeeuwen.

 

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publicado às 07:54

NASA acredita ter desvendado mistério ‘alienígena’

29.11.15

in Visão, 28 de Novembro de 2015


Em setembro, uma estrela deixou cientistas confusos e muitos a ponderar a possibilidade de intervenção alienígena. Agora, a NASA pensa já ter a resposta

 

Quando, no passado mês de setembro, a NASA anunciou ter registado padrões de luminosidade irregulares numa estrela, muitas foram as teorias que surgiram, sem que nenhuma fosse capaz de explicar misteriosa estrutura.

A descoberta surgiu no âmbito da missão Kepler, iniciada em 2009, com o objetivo de encontrar novos planetas. Entre as estrelas monitorizadas estava a KIC 8462852, que foi observada pelo telescópio Kepler e registou padrões de luminosidade invulgares em 2011 e 2013.

A luz da estrela chegou a enfraquecer até 20%, fenómeno nunca antes visto - a única justificação possível seria a passagem à frente da estrela de um objeto com tamanho superior ao planeta Júpiter, o que parecia altamente improvável.

Estes registos anómalos puseram especialistas e curiosos a considerar uma série de teorias, entre elas a passagem de uma estrutura alienígena, fragmentos de planetas e asteroides pela KIC 8462852. O astrónomo Jason Wright, da Universidade da Pensilvânia, chegou mesmo a dizer que os registos aparentavam "algo que se esperaria ser contruído por uma civilização alienígena."

Mas vamos, então, à nova explicação, já aceite para publicação no Astrophysical Journal Letters: o comportamento incomum da KIC 8462852 poderá ser justificado pela passagem de uma família de cometas, que terá feito uma longa e rara viagem em torno da estrela.

Pensa-se que entre a família de cometas exista um cometa maior que terá bloqueado a luz da estrela em 2011, como registado pelo Kepler. Mais tarde, em 2013, a família de cometas terá passado, novamente, em frente à estrela e bloqueado a sua luz, justificando os seus padrões irregulares.

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publicado às 07:17

Juventude perpétua para as baterias.

28.11.15

 




Uma questão chave com as baterias de iões de lítio é o envelhecimento. Reduz significativamente o seu potencial de armazenamento eléctrico.

Até à data, muito pouco se sabe acerca das causas dos efeitos de envelhecimento. Cientistas do Departamento Técnico de Electroquímica e de Pesquisa da Fonte de Neutrões FRM II na Universidade Técnica de Munique, ficaram agora um passo mais perto de identificar as causas através das suas ultimas experiências.

Baterias de iões de lítio com ânodos de grafite são um desenvolvimento relativamente novo. Foram patenteados somente em 1989 e têm sido usados em aparelhos eléctricos desde 1991. Desde aí, têm sido um sucesso mundial e fazem o seu serviço não só em pequenos aparelhos eléctronicos, mas também em veículos eléctricos, aviões e até locomotivas. De futuro também servirão como armazenamento intermediário, com capacidade de megawates.

Baterias com ânodos de grafite sofrem a sua primeira grande perda de capacidade durante o ciclo de carga inicial, o passo de formação. Uma bateria perde até 10% da sua capacidade neste processo. Cada ciclo de carga-descarga adicional reduz a capacidade de acumular ainda mais, ainda que insignificativamente. A capacidade é também perdida através do mero armazenamento da bateria - especialmente acima de temperaturas médias.

A Física veio com um sem número de ideias acerca da natureza dos efeitos de envelhecimento, mas ainda ninguém encontrou a explicação definitiva para ela. Cientistas da TUM do Departamento de Electroquímica Técnica e do FRM II ficam agora mais perto de ligar a falha de conhecimento,apóa as últimas experiências.

Trabalho de detective usando raios-x e neutrões

Para entendermos o mecanismo de envelhecimento e para descobrir as razões por trás dela, cientistas da TUM ligaram investigações electroquímicas com metodologia de medidas tão diversas como difracção de raio-x, medidas de impedância e análise de activação gama pronta (PGAA).

Eles usaram estas metodologias para analisar o comportamento de baterias com ânodos de grafite e cátodos de níquel-manganésio-cobalto, chamadas células NMC, a várias temperaturas.

Células NMC são populares em mobilidade eléctrica desde que tenham uma grande capacidade e podem teoréticamente lidar com cargas de voltagem até só 5 volts. No entanto, acima de 4,4 volts os efeitos de envelhecimento aumentam significativamente.

Usando difracção por raio-x, os cientistas investigaram a perda de lítio activo ao longo de múltiplos ciclos de carga. Eles usaram medidas de impedância para registar o aumento de resistência em células de bateria. Análises da activação de neutrões facilitaram ultimamente a determinação exacta de quantidades extremamente diminutas de metais de transição nos eléctrodos de grafite.

Mecanismos de redução de actividade

A perda significativa de capacidade na formação é causada pela construção de uma pacificadora camada do ânodo. Isto consome o lítio activo, mas também protege o electrólito da decomposição do ânodo.

O grupo de pesquisa determinou dois mecanismos chave para a perda de capacidade a operar: o lítio activo na célula é lentamente usado em várias reacções laterais e assim deixa de estar disponível. O processo é muito dependente da temperatura: a 25ºC o efeito é relativamente fraco, mas torna-se muito forte a 60ºC.

Ao carregar e descarregar as células com um corte superior potencial (4,6 V), a resistência da célula aumenta rapidamente. Os metais de transição depositados sobre o ânodo pode aumentar a condutividade da camada de pacificação e, assim, acelerar a decomposição do electrólito.

No caminho para melhores baterias de iões de lítio

Através de tentativa e erro, fabricantes de baterias determinaram que a melhor relação entre o material de eléctrodo e lítio. 'Através da nossa melhor compreensão, processos individuais podem ser melhorados,' diz Irmgard Buchberger, estudante de PhD do Departamento de Electroquímica naTU de Munich. 'As possibilidade incluem aditivos que melhoram a contrução de uma camada que pacifique, por exemplo, ou modificações da superfície do cátodo.'

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publicado às 08:38

Sonda ExoMars prepara-se para sair da Europa para o local de lançamento

27.11.15

 




As duas naves ExoMars da missão de 2016 estão a ser preparadas para embarcar para o Casaquistão, Cósmodromo de Baikonur, para o seu lançamento em Março.

Em cooperação com a agência espacial russa Roscosmos, a ExoMars compreende duas missões, o orbitador para detecção de gás (TGO) e a Schiaparelli para a missão de 2016, enquanto a missão 2018 irá combinar um rover com uma plataforma de superfície cientifica. Ambas as missões serão lançadas de foguetões Proton a partir de Baikonur.

A TGO e a Schiaparelli encontram-se em preparativos finais no Thales Alenia Space em Cannes, França, onde foram exibidas aos meios de comunicação social, antes de sairem da Europa.

Serão embarcados separadamente em meados do próximo mês, chegando ao Cosmódromo entre 21 e 23 de Dezembro.

'Foi um caminho longo para a ExoMars chegar a este ponto, mas estamos prontos para o lançamento na primavera do próximo ano,' diz Alvaro Gimenez, Director de Ciência e Exploração Robótica da ESA.'

'Estamos prestes a começar uma nova era da exploração Marciana para a Europa e para os nossos parceiros Russos.'

Sergey Saveliev, Director Geral da Roscosmos, diz: 'A ExoMars é um exemplo único de cooperação Russo-Europeia em exploração espacial.'

'A missão de 2016 é o primeiro degrau da nossa cooperação e, no futuro, Roscosmos e ESA planeiam muitos projectos conjuntos para exploração espacial profunda e próxima.'

Donato Amoroso, CEO da Thales Alenia Space, repara, 'Para a Thales Alenia Space, o nosso papel de líderes no extraordinário programa ExoMars, como produtor de órbitador e do módulo de entrada, descida e aterragem para exploração 'in situ' de Marte, contém enormes desafios humanos e tecnológicos.'

A primeira ExoMars tem lançamento marcado para 14 de Março, com a janela de lançamento a manter-se aberta até 25 de Março.

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publicado às 07:44

Pesquisa pioneira impulsiona revolução do grafeno

26.11.15

 




Novas pesquisas pioneiras realizadas pela Universidade de Exeter, podem abrir caminho para círcuitos ópticos miniturizados e aumentar as velocidades de internet, ajudando a acelerar a 'revolução do grafeno'.

Físicos da Universidade de Exeter em colaboração como o Instituto ICFO de Barcelona, usaram uma nova técnica para prender a luz na superfície do maravilhoso material grafeno, usando meramente pulsares de luz laser.

Crucialmente, a equipa de cientistas foi igualmente capaz de conduzir a luz presa através da superfície do grafeno, sem a necessidade de qualquer aparelho de escala nano. Este duplo avanço abre oportunidades para avanços em produtos electrónicos essenciais, como sensores e circuitos integrados miniaturizados.

A nova pesquisa é caracterizada na ultima edição on-line do respeitado jornal cientifico, Nature Physics.

Dr Tom Constant, autor do artigo e parte do Exeter's Physics e do Departamento de Astronomia disse: 'Esta nova pesquisa tem o potêncial de nos dar uma visão valiosa sobre um maravilhoso material e de como ele interage com a luz. A aplicação comercial mais imediata, poderia ser um dispositivo simples, que poderia facilmente digitalizar um pedaço de grafeno e dizer-lhe algumas propriedades importantes, como condutividade, resistência e pureza.'

Dr Constant e os seus colegas usaram pulsares de luz de modo a prender a luz, na superfície do grafeno existente comercialmente. Quando presa, a luz converte-se numa quasi-partícula denominada 'superfície plasmon', uma mistura de luz e electrões de grafeno.

Adicionalmente, a equipa demonstrou o primeiro exemplo da capacidade de guiar os plasmons na superfície de grafeno, sem a necessidade de manufacturar complicados sistemas numa escala nano. A capacidade, tanto de aprisionar a luz numa superfície, e direccioná-la facilmente, abre novas oportunidades para um número de aparelhos de base-electrónica, bem como servir de ponte entre a falha que há na relação entre electrónica e luz.

Termina o Dr. Constant: 'Computadores que possam usar luz como parte da sua infraestrutura têm o potêncial de mostrar um melhoramento significativo. Qualquer avanço que revele mais acerca da interacção da luz com electrónica baseada em grafeno, irá certamente beneficiar os computadores e smartphones do futuro.'

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publicado às 08:23

Explicada a perda de carbono na atmosfera Marciana

25.11.15

 

Carbon Exchange and Loss Processes on Mars
Trocas de Carbono e processos de perda em Marte
Esta imagem descreve os caminhos pelos quais o carbono tem sido trocado entre o interior marciano, rochas da superfície, calotas polares, águas e atmosfera, e também descreve um mecanismo pelo qual se perde da atmosfera com um forte efeito sobre a razão isotópica.

 

 

Marte é coberto por uma fina camada de atmosfera, feita principalmente de dióxido de carbono - e que é muito fina, permitindo à água somente, congelar ou evaporar rapidamente. No entanto, evidências geológicas levaram cientistas a concluir que o Marte antigo foi um lugar mais quente e húmido do que é hoje. Para produzir um clima mais temperado, vários pesquisadores têm sugerido que o planeta já foi envolto numa atmosfera de dióxido de carbono muito mais espesso. Durante décadas, ficou a pergunta: "Para onde é que todo o carbono foi?"
O vento solar arrancou muita atmosfera antiga de Marte e ainda faz a remoção de toneladas de carbono todos os dias. Mas os cientistas têm ficado intrigados com o não encontrarem mais carbono - na forma de carbonato - capturado em rochas marcianas. Eles também têm procurado explicar a razão de carbonos mais pesados e mais leves na atmosfera marciana moderna.

Agora, uma equipa de cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Jet Propulsion Laboratory da NASA, ambos em Pasadena, oferecem uma explicação da 'falta' de carbono, num artigo publicado hoje pela revista Nature Communications.

Eles sugerem que há 3,800 milhões de anos, Marte pode ter tido uma atmosfera moderadamente densa. Tal atmosfera - com uma superfície de pressão igual ou menor do que a encontrada na Terra - pode ter evoluído para a actualmente fina, não contando com "a falta" do problema de carbono, mas também de certo modo consistente com a relação observada de carbono-13 para carbono-12, que difere apenas no número de neutrões tido em cada núcleo.

"O nosso trabalho mostra que a transição de uma atmosfera moderadamente densa para a atual é perfeitamente possível", diz o bolseiro Renyu Hu da Caltech, principal autor. 'É emocionante que o que sabemos sobre a atmosfera marciana agora pode ser colocado num quadro, consistente da sua evolução. E não requer um enorme reservatório de carbono não detectado.'

Ao considerar como a antiga atmosfera marciana poderia ter passado para o seu estado atual, existem dois possíveis mecanismos para a remoção do excesso de dióxido de carbono. Tanto o dióxido de carbono foi incorporado em minerais, em rochas denominados de carbonatos, ou foi perdido para o espaço.

Em Agosto de 2015 um estudo usou vários dados da sonda Mars-orbiter, realizada para inventariar carbonatos, que mostrou que não há nenhum lugar perto da crosta - até 1 Km - para conter o carbono em falta, a partir de uma atmosfera primitiva espessa, numa época em que as redes de canais de rios antigos estavam activos, há cerca de 3,800 milhões de anos atrás.

O cenário de 'fugiu para o espaço' também tem sido problemática. Porque vários processos podem alterar as quantidades relativas de isótopos de carbono-13 para carbono-12 na atmosfera ", podemos usar essas medições da relação em diferentes pontos no tempo como uma impressão digital para inferir exatamente o que aconteceu com a atmosfera marciana no passado ", diz Hu. A primeira restrição é definida por medições da razão em meteoritos que contêm gases libertados de origem vulcânica do interior profundo Marte, fornecendo informações sobre a relação isotópica a partir da atmosfera marciana original. A relação moderna vem de medições por parte do SAM (análise de amostras em Marte) instrumento do rover Curiosity da NASA.

Uma forma de dióxido de carbono que escapa para o espaço da atmosfera de Marte, é chamado de pulverização catódica, que envolve interações entre o vento solar e a atmosfera superior. A sonda Maven (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) da NASA produziu resultados recentes indicam que cerca de 100 gramas de partículas a cada segundo são retirados atmosfera marciana de hoje através deste processo, provavelmente o principal condutor da perda atmosférica. Sputtering favorece ligeiramente a perda de carbono-12, em comparação com carbono-13, mas este efeito é pequeno. A medição feita pelo Curiosity, mostra que atmosfera de Marte de hoje é muito mais rica em carbono-13 na proporção de carbono-12 do que deveria ser como um resultado da pulverização catódica sozinha, assim sendo um processo diferente deve estar activo.

Hu e seus co-autores identificam um mecanismo que poderia ter contribuído significativamente para o enriquecimento de carbono-13. O processo inicia-se com radiação ultravioleta (UV) do sol a golpear uma molécula de dióxido de carbono na atmosfera superior, dividindo-a em monóxido de carbono e oxigénio. Então, luz UV atinge o monóxido de carbono e divide em carbono e oxigénio. Alguns átomos de carbono produzidos desta forma têm energia suficiente para escapar da atmosfera, e o novo estudo mostra que o carbono-12 é muito mais provável para escapar do que o carbono-13.

Modelando os efeitos a longo prazo do presente mecanismo de 'fotodissociação ultravioleta', os investigadores descobriram que uma pequena quantidade de fuga por este processo deixa uma grande impressão digital na razão isotópica de carbono. Isto, por sua vez, permitiu-lhes calcular que a atmosfera de há 3,800 milhões de anos atrás, poderia ter tido uma pressão de superfície um pouco menos espessa do que hoje atmosfera terrestre.

"Isto resolve um paradoxo de longa data", disse Bethany Ehlmann da Caltech e do JPL, umaa co-autor da publicação tanto de hoje e de agosto sobre carbonatos. "A suposta atmosfera muito espessa parecia implicar que se precisava desse grande reservatório de superfície de carbono, mas a eficiência do processo de fotodissociação UV significa que não há qualquer paradoxo. Você pode usar processos de perda normais como nós os entendemos, com quantidades detectadas de carbonato, e encontrar um cenário evolutivo para Marte que faz sentido. "

A JPL gere a Curiosity, como parte do progresso da NASA para uma missão humana a Marte. Caltech JPL administra para a NASA. Para obter mais informações sobre a curiosidade, visite:

http://www.nasa.gov/msl
http://mars.nasa.gov/msl

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publicado às 07:51

Imagem composta, compara os lados iluminados pelo Sol de Plutão

24.11.15

 




Uma nova composição de imagens disponibilizada pela NASA mostram Plutão iluminado pelo Sol. As imagens foram tiradas pelas câmaras da sonda New Horizons à medida que se aproximava do planeta anão e da sua lua.

O retrato completamente iluminado está organizado como um relógio, cada uma delas revelando porções do lado que está virado para os raios solares. Uma rotação completa é atingida à medida que os olhos vêem os lados à medida que o tempo passa.

Cada retrato é uma imagem composta, combinando as versões mais nítidas de cada metade. As metades com mais 'névoa' revelam os lados de Plutão que estavam virados para a sonda quando ela se encontrava mais afastada.

As imagens menos nítidas foram efectuadas quando Plutão se encontrava a uma distância de 8 milhões de Km, tirada a 7 de Julho. As mais nítidas, que mostram a forma de coração de Plutão, 'Tombaugh Regio', a uma distância de 600,000 Km, realizada a 13 de Julho.

A sonda New Horizons, está agora a milhões de Km de Plutão, indo ao encontro do cinturão de Kuiper e do seu próximo alvo, um distante e misterioso objecto, na orla do sistema solar.

 

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publicado às 09:47

Planeta Marte terá um dia anéis como Saturno ou Júpiter - revela estudo

24.11.15

in 24.sapo

Uma das duas luas de Marte, Fóbos, poderá desintegrar-se daqui a entre 20 e 40 milhões de anos e os seus detritos irão formar um anel em redor do planeta vermelho, indica um estudo hoje publicado.

Fóbos.jpg

Fóbos é a maior e a mais próxima das duas luas de Marte, tem forma irregular e 27 quilómetros de diâmetro. A outra lua é designada como Deimos.

Nos últimos anos, as imagens recolhidas pela sonda europeia Mars Express da lua Fóbos permitiram desenvolver várias teses sobre a sua composição.

Fóbos será constituída essencialmente por um amontoado de detritos, com grandes espaços entre os blocos rochosos que compõem o interior da lua. Cerca de um quarto a um terço da lua Fóbos será composto por espaço vazio.

A par destas características, a lua Fóbos está a aproximar-se lentamente de Marte, o que significa que, a longo prazo, os dois corpos irão colidir.

"Os cientistas sabem há décadas que Fóbos está lentamente a aproximar-se de Marte a uma velocidade de alguns centímetros por ano", explicou, em declarações à agência francesa AFP, Benjamin Black, da universidade norte-americana de Berkeley, coautor do estudo hoje publicado na revista britânica Nature Geoscience.

Com base em dados observacionais, Benjamin Black e Tushar Mittal (da universidade de Nova Iorque), o outro investigador envolvido no estudo, deduziram que os componentes menos densos de Fóbos vão acabar por desintegrar-se daqui a 20 a 40 milhões de anos quando o efeito da força gravitacional de Marte se tornar demasiado forte. Os componentes irão dispersar-se em seguida para formar um anel.

Os componentes mais resistentes da lua Fóbos acabarão por formar uma cratera no planeta.

Segundo o estudo, o novo anel vai acompanhar Marte durante milhões de anos.

"Este anel poderá durar de um a 100 milhões de anos, depende da distância entre Marte e Fóbos no momento da desintegração da lua", precisou Benjamin Black.

Atualmente, no sistema solar, apenas os planetas Júpiter, Saturno e Úrano possuem um sistema de anéis.

Segundo os investigadores, o futuro anel de Marte poderá ter uma densidade semelhante aos anéis de Saturno, compostos de partículas de gelo e poeira.

A origem dos anéis de Júpiter continua a ser um assunto intrigante para os cientistas.

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publicado às 08:10

Porque é que a sonda a Europa vai estudar a poeira do satélite de Jupiter

23.11.15

 

Europa sonda.jpg

'Pensem sobre isso como as peças de um puzzle,' disse Zoltan Sternovsky.

Sternovsky, um professor assistente na Universidade do Colorado, referiu-se à questão sobre se o satélite de Jupiter, Europa - que tem um oceano liquído sob a sua superfície gelada - pode suportar vida.

A NASA planeia lançar uma missão robótica de voo por Europa no início da próxima década para verificar esta questão, e Sternovsky, como parte de uma equipa que irá desenvolver um dos nove instrumentos - o Analisador de Massa de Poeira da Superfície (SUDA), que irá determinar a composição dos materiais ejectados da superfície da lua gelada.

'Cada instrumento da missão a Europa irá aceder a uma das peças do puzzle,' diz Sternovsky na universidade no Laboratório para Física Espacial e Atmosférica, seguida por uma apresentação da SUDA.

'Alguns (instrumentos) procuram pela distribuição de bolsas de água líquida na crosta de gelo; ou pelo que parece material de superfície virado,' acrescentou Sternovsky. 'O SUDA terá acesso aos químicos embutidos no gelo. Em particular, queremos ver os químicos em materiais recentes à superfície.'

Depois de chegar à orbita de Jupiter, a "ainda-sem-nome" sonda da NASA, irá efectuar 45 vôos por Europa durante um período de três anos. As altitudes de passagem irão ser de 25 Km a 2,700 Km, referiram oficiais da NASA.

O SUDA irá escrutinar a poeira à volta de Europa durante estas passagens.

'Toda lua sem atmosfera está enrolada numa exosfera de poeira criada por jactos vindos da superfície, criado por bombardeamento de micrometeoritos,' diz Kempf.

Os 'intrumentos SUDA passarão através desta nuvem de partículas,' explicou Sternovsky. 'Aquelas que parassarem pela SUDA, serão analizados, que serão centenas ou milhares, dependendo da altitude.'

Estas partículas irão contra uma placa da SUDA a altas velocidade, aqucendo e vaporizando. Algumas destas partículas irão ionizar - adquirindo uma carga positiva ou negativa, por ganharem ou perderem electrões.

O trabalho do SUDA deverá permitir aos cientistas identificar material orgânico, e construir mapas da composição da superfície de Europa, disseram membros da equipa do instrumento. 'O que é verdadeiramente excitante, é que o gás ionizado, não será a água - 99% da massa - mas antes os mais interessantes químicos embutidos no gelo,' disse Sternovsky. 'Isto relaciona-se com a energia de ionização das moléculas. Acontece que, as moléculas de água são muito mais difíceis ionizar que os sais e as moléculas orgânicas que esperamos detectar.'

O voo por Europa irá experiênciar altos níveis de radiação no sistema de Jupiter, então os fomentadores do SUDA, e toda a equipa de instrumentalização, terão de proteger os seus instrumentos propriamente. 

'Toda a missão e cada instrumento irá contribuir como peças para o puzzle, que é entender a evolução da vida,' disse ele. 'A Terra é unica, ou a vida espalha-se e forma-se se as condições forem as correctas? De qualquer modo, saber a resposta seria muito, muito interessante. Eu acredito que isto é talvez a mais importante questão cientifica deste século, se não... para toda a humanidade.'

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