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Plutão, o mais bonito planeta-anão da festa, nesta nova, brilhante e colorida imagem recentemente fornecida pela NASA.
Pesquisadores usaram um processo chamado análise de componentes principais, para criar esta foto de Plutão de cores falsas, que faz sobressair as subtis diferenças de cor entre as várias regiões, disseram oficiais da NASA. A imagem original foi obtida pela câmara a cores Ralph/MVIC da sonda New Horizons quando estava a 35,000 Km de Plutão, na sua passagem em Julho deste ano.
A geografia de Plutão já provou ser espantosamente variada enquanto a New Horizons continua a enviar fotos detalhadas das observações realizadas na sua passagem. Achatado, planícies geladas, cumes irregulares, crateras profundas e até enormes montanhas que serão potêncialmente vulcões de gelo, tudo foi detectado no planeta anão.
A sonda New Horizons só agora se colocou de modo a passar perto de objecto do cinturão de Kuiper, o objecto 2014 MU69, um pequeno e frio alvo a mais de 1,600 milhões de Km para lá de Plutão, uma viagem que irá adicionar mais 3 anos desde que foi lançada em 2006 - e à medida que continua a sua longa jornada, os cientistas irão continuar debruçados sobre os dados transmitidos pela passagem por Plutão.
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Novas observações feitas perto do pólo sul de Titan pela sonda da NASA, Cassini, viu que o Inverno chegar como um leão nesta lua de Saturno. Cientistas detectaram uma nuvem monstruosa de componentes congelados na baixa a média estratosfera, uma região atmosférica estável acima da troposfera.
A câmara da Cassini já tinha fotografado uma imensa nuvem sobre o pólo sul de Titan a uma altitude de 300 Km, no entanto, essa nuvem, vista em 2012, era afinal só a ponta do iceberg. Uma nuvem muito mais massiva foi agora vista na estratosfera, espreitando a uma altitude de 200 Km.
As novas nuvens foram detectadas pelo espectrómetro de infravermelhos da Cassini, ou CIRS - que obtém perfis da atmosfera em ondas de luz invisíveis. A nuvem tem uma baixa densidade, semelhante ao nevoeiro da Terra mas achatada na parte superior.
Durante os últimos anos, a Cassini tem apanhado vislumbres da transacção do Outono para o Inverno no pólo sul de Titan - a primeira vez que alguma nave espacial viu o começo do Inverno em Titan. Porque cada estação de Titan dura 7 anos e meio do calendário terrestre, o pólo sul estará envolto no Inverno quando a missão Cassini chegar ao fim em 2017.
'Quando vimos os dados de infravermelhos, a nuvem de gelo ficou lá como nada que já tivessemos alguma vez observado,' diz Carrie Anderson do Goddard Space Flight Center da NASA. 'Veio praticamente contra nós.'
As nuvens no pólo de Titan não se formam do mesmo modo que as nuvens de água da Terra.
Para as nuvens de chuva, a água evapora-se da superfície e encontra temperaturas mais frias à medida que sobe a troposfera. As nuvens formam-se quando o vapor de água chega a uma altitude onde a combinação de temperatura e pressão de ar está certa para condensação. As nuvens de metano na Troposfera de Titan formam-se de um modo similar.
No entanto as nuvens polares de Titan formam-se mais alto na atmosfera, por um processo diferente. A circulação na atmosfera transporta gases dos pólos no hemisfério mais quente para o pólo no hemisfério frio. No pólo frio, o ar quente afunda-se, quase como água a sair da banheira, num processo denominado por subsidência.
Os gases que afundam - uma mistura de uma espécie de nevoeiro de hidrocarbonetos e nitrogénio semelhante a químicos chamados nitrilos - encontram temperaturas cada vez mais baixas à medida que baixam. Gases diferentes irão condensar a temperatura diferentes, resultando numa camada de nuvens ao longo de grandes altitudes.
A Cassini chegou a Saturno em 2004 - meio do Inverno no pólo norte de Titan. À medida que o pólo tem estado a transitar para a primavera, as nuvens de gelo tem estado a desaparecer. Entretanto novas nuvens têm-se formado no pólo sul. A construção destas nuvens austrais, indicam que a direcção da circulação global de Titan tem mudado.
'As mudanças sazonais continuam a excitar e a surpreender,' diz Scott Edgington, cientista da Cassini no JPL na California. 'A Cassini, com os seus instrumentos, irá continuar a estudar periodicamente as mudanças que ocorrem em Titan até ao término da missão em 2017.'
O tamanho, altitude e composição das nuvens de gelo polar, ajudam os cientistas a compreender a natureza e severidade do Inverno de Titan. Das nuvens de gelo vistas no início pela Cassini, os cientistas determinaram que as temperaturas do pólo sul têm de descer pelo menos até -150ºC.
As novas nuvens foram encontradas na baixa estratosfera, onde as temperaturas são ainda mais baixas. As partículas de gelo são feitas de uma variedade de componentes contendo hidrogénio, carbono e nitrogénio.
Anderson e os seus colegas encontraram a mesma assinatura em dados da CIRS no pólo norte, mas, nesse caso, o sinal era muito mais fraco. A assinatura muito forte das nuvens do pólo sul suportam a ideia que o começo do Inverno é muito mais duro que o final.
'A oportunidade de ver os primeiros estágios do Inverno em Titan é muito emocionante,' diz Robert Samuelson, um pesquisador do Goddard que trabalha com Anderson. 'Tudo o que encontramos no pólo sul diz-nos que o começo do Inverno austral é muito mais severo que os últimos estágios que o Inverno do norte de Titan.'
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Os cientistas tem agora um melhor entendimento sobre um lugar com a maior diversidade química de veios minerais que o rover Curiosity já examinou em Marte, devido em parte a um valioso novo recurso usado por cientistas na análise de dados do rover. O rover examinou veios minerais claros e escuros em Março de 2015 num local denominado 'Garden City,' onde alguns veios sobressaiam tão alto como dois dedos de altura sobre a rocha erodida em que se formou.
A composição diversificada de veios cruzados, aponta para múltiplos episódios de água a correr através das fracturas no leito onde foi enterrado. Durante estes períodos 'molhados', a água trouxe diferentes substâncias dissolvidas, relativamente a outros períodos. Quando as condições secaram, os fluídos deixaram pistas que os cientistas analisam agora para introspecções sobre como o antigo ambiente mudou ao longo do tempo.
'Estes fluidos podem ter fontes diferentes, feitos em alturas diferentes,' diz Diana Blaney, membro da equipa Curiosity no Jet Propulsion Laboratory da NASA, na Califórnia. 'Vemos veios cruzados com muita diversidade química neste local exacto. Isto pode ser o resultado de fluidos distintos vindos de locais distintos, distantes, trazendo consigo diferentes assinaturas do local onde estavam.'
Pesquisadores usaram o instrumento laser Químico e Câmara (ChemCam) para ver o espectro das faíscas geradas em 17 locais diferentes com laser. A diversidade química detectada em 'Garden City' incluí sulfato de cálcio em alguns veios e sulfato magnésio em outros. Em veios adicionais foi descoberto serem ricos em flúor e níveis variados de ferro.
À medida que os pesquisadores analisavam os dados das observações da Curiosity nos veios, a equipa ChemCam estava a completar a mais extensiva actualização das ferramentas de análise de dados, desde que a Curiosity chegou a Marte em Agosto de 2012.
O numero de rochas tipo-Terra, de amostras geoquímicas examinadas com a versão-teste da ChemCam mais que triplicaram - para cerca de 350. Isto possibilitou um melhoramento na interpretação de dados, tornado-o mais sensível a uma vasta possibilidade de leitura da composição das rochas Marcianas.
Diz Blaney, 'A química no Garden City teria sido muito enigmática se não tivéssemos feito esta recalibração.'
O 'Garden City' é a subir a colina de um afloramento de lama rochosa chamado 'Pahrump Hills,' que o rover investigou durante cerca de 6 meses após chegar à base das camadas do 'Mount Sharp' em Setembro de 2014.
A missão está a examinar ambientes antigos que ofereceram condições favoráveis à vida microbiana, se é que Marte alguma vez teve alguma, e as mudanças desses ambientes para condições mais secas prevaleceram em Marte durante mais de 3000 milhões de anos. A Curiosity encontrou evidências que as camadas-base de 'Mount Sharp' estavam depositadas em lagos e rios. As condições mais molhadas observadas nos veios de 'Garden City' existiram em eras mais tardias, após o depósito da lama de lagos ter endurecido em rocha e rachado.
A geometria, vista a olho, revelou imagens de veios que adicionam pistas adicionais. Veios mais novos continuam sem ser interrompidos ao longo de intersecções com veios formados mais cedo, indicando idades relativas.
A ChemCam dá a capacidade de fazer leituras distintas de múltiplos alvos do laser que se encontram pertos uns dos outros, mas em veios diferentes, em lugar de acumular a informação. A química desses veios também está relacionada com alterações minerais observadas em outros locais perto de 'Mount Sharp.' O que os investigadores aprenderam pode ser usado para compreender uma história muito complexa de fluidos na região. Após deixar 'Garden City,' o rover subiu para camadas mais altas e jovens do 'Mount Sharp'.
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Uma equipa de cientistas no Departamento de Energia SLAC, Laboratório de Aceleração Nacional, combinou poderosos pulsares magnéticos com alguns dos mais poderosos raios-x do planeta para descobrir um surpreendente arranjo 3-D de um material de electrões que aparecem proximamente ligados a um misterioso fenómeno conhecido como, supercondutividade a alta temperatura.
Esta inesperada reviravolta marca um importante marco numa jornada de 30 anos para melhor compreender como é que os materiais conhecidos como supercondutores de altas temperaturas, conduzem electricidade sem resistência a temperaturas centenas de graus acima da dos metais convencionais supercondutores mas ainda assim, muito abaixo da congelação. O estudo foi publicado na revista Science.
O estudo também resolve uma aparente discrepância de dados de experiências e quadros anteriores, um novo rumo para entender completamente, comportamentos de electrões nestes materiais exóticos sob diferentes condições. Os investigadores têm um objectivo último, que é o de ajudar o design e o desenvolvimento de novos supercondutores, que trabalham a temperaturas mais elevadas.
Física 'Totalmente Inesperada'
'Isto foi completamente inesperado, mas muito excitante ao mesmo tempo. Esta experiência identificou um novo ingrediente para considerar neste campo de estudo. Nunca ninguém viu esta imagem 3D,' disse Jun-Sik Lee, um cientista da SLAC e um dos líderes da experiência conduzida com o raios-x de laser Linac Coherent Light Source (LCLS). 'Este é um passo importante para entender a física dos supercondutores de alta temperatura.'
'O sonho é o de levar a temperatura da experiência, para supercondutores à temperatura ambiente,' acrescentou ele, 'o que poderá levar a avanços na computação, electrónica e tecnologia da rede de distribuição energética.'
Já há muitos usos para tecnologia standart de supercondutores, que vão de máquinas de ressonância magnética, que diagnostiam, por exemplo, tumores cerebrais, a prótotipos de comboios de levitação magnética, e ao CERN, colisionador de particulas, que permitiu descobertas como o Bosão de Higgs e sensores ultrasensitivos usados para procurar matéria negra, o constituinte invísivel de que se acredita fazer parte a maioria da massa do universo. Um planeado melhoramento do LCLS, conhecido por LCLS-II, irá incluir um acelerador de particulas supercondutor.
A Nova Onda na Supercondutividade
O efeito 3D que os cientistas observaram na experiência do LCLS, que ocorre num material supercondutor conhecido como YBCO (sigla inglesa de ítrio óxido de bário cobre), é uma descoberta de uma nova 'onda com carga de densidade.' Esta onda não tem a oscilação de uma onda de luz ou onda sonora; descreve um estático, ordenado arranjo de aglomerados de electrons num material supercondutor. A sua coexistência com a supercondutividade é desconcertante para os pesquisadores, porque parece entrar em conflito com os pares de electrões que se movem livremente e que definem a supercondutividade.
A versão 2D desta onda foi registada pela primeira em 2012 e tem sido estudada extensivamente. A experiência LCLS revelou uma versão 3D separada em que aparecem mais fortes que a forma 2D e são proximamente chegadas ao comportamento 2D e à supercondutividade do material.
A experiência esteve vários anos para ser realizada e requereu experiência internacional para preparar as amostras especializadas e construir um poderoso iman personalizado que produziu pulsares magnéticos comprimidos a milésimos de segundo. Cada impulso era 10-20 vezes mais forte que aquelas dos imans de um máquina tipica de Ressonância.
Uma Poderosa Mistura de Magnetismo e Luz
Aqueles curtos mas intensos impulsos magnéticos suprimiram a supercondutividade das amostras YBCO e deram uma visão mais clara dos efeitos da onda da densidade de carga. Foram imediatamente seguidos em intervalos precisos por impulsos laser raio-x LCLS ultrabrilhante,que permitiram aos cientistas medir os efeitos das ondas.
'Esta experiência é um modo completamente nova de usar o LCLS e que abre a porta para uma classe totalmente nova de novas experiências,' disse Mike Dunne, director LCLS.
Investigadores conduziram muitas experiencias preparatórias na SLAC Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL), que também produz raios-x para investigação.
'Ándo entusiasmado com esta experiência há já muito tempo,' disse Steven Kivelson, professor de física na Universidade de Stanford, que contribuiu para o estudo e tem procurado supercondutores de alta temperatura desde 1987.
Kivelson diz que a experiência coloca barreiras claras à temperatura e força do campo magnético, onde o efeito 3D agora observado, emerge. 'Não há nada vago acerca disto,' referiu. 'Podes fazer agora uma declaração final: neste material existe uma nova fase.'
A experiência também acrecenta peso à crescente evidência que as ondas de densidade da carge e supercondutividade 'podem ser pensadas como dois lados da mesma moeda,' acrescentou.
Procurando Ligações Comuns
'Mas é claro que YBCO é incrivelmente complexo, e um mapa mais completo de todas as suas propriedades são necessárias para atingir quaiquer conclusões sobre o que interessa mais à sua supercondutividade,' diz Simon Gerber e Hoyoung Jang da SSRL, os principais autores do estudo.
As próximas experiências são necessárias para dar uma visualização detalhada do efeito 3D, e aprender sobre se o efeito é universal em todos os tipos de supercondutores de alta temperatura, disseram cientistas da SLAC e o investigador da SIMES WeiSheng Lee, que co-geriu o estudo com Jun-Sik Lee da SSRL e Diling Zhu da LCLS. 'As propriedades deste material são muito mais ricas do que pensámos,' diz Lee.
'Continuamos a fazer novas e surpreendentes observações à medida que desenvolvemos novas ferramentas experimentais,' acrescentou Zhu.