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Estudo: Vulcão monstruoso realizou em Marte uma mudança extrema

01.03.16

 


Um vulcão em Marte com metade da área de França cuspiu tanta lava há 3,500 milhões de anos que o peso deslocou as camadas exteriores do planeta vermelho, de acordo com um estudo recentemente divulgado.

Por outras palavras, o pólo norte e sul originais de Marte, já não estão onde estiveram no passado

As descobertas explicam a localização inesperada de leitos de rio secos e reservatórios subterrâneos de gelo de água, bem como outros mistérios marcianos que desde há muito deixam os cientistas perplexos. 

'Se uma mudança semelhante acontecesse na Terra, Paris estaria no circulo polar,' disse Sylvian Bouley, um geomorfologista da Universidade Paris-Sud.

'Veriamos as auroras boreais em França, e as vindimas seriam no Sudão.

A agitação vulcânica, que durou 200 milhões de anos, inclinou o eixo de Marte em 20º a 25º graus, de acordo com o estudo.

O fluxo de lava criou um planalto denominado de Tharsis com mais de 5,000 km quadrados de comprimento e 12 km de espessura num planeta com metade do diâmetro da Terra.

'A região de Tharsis é enorme, especialmente na relação com o tamanho de Marte. É uma aberração,' disse Bouley.

Este afloramento rochoso - com biliões de toneladas de peso - é tão grande que fez com as duas camadas de Marte, a crosta e o manto, se movessem, como a 'pele' e a 'carne' de um pêssego se moveriam em relação ao caroço.

Já em 2010, um estudo mostrou que se a região de Tharsis fosse removida de Marte, o planeta inclinar-se em relação ao seu eixo.

- Subitamente faz sentido - 

Bouley e colegas ligaram estes modelos computacionais com simulações e observações - a deles próprios e de outros cientistas.

Muitas coisas em Marte que pediam por uma explicação, subitamente fazem sentido à luz de um novo paradigma.

'Cientistas não conseguiam entender o porquê dos rios' - leitos de rios secos actualmente - 'estarem onde estão hoje. O posicionamento parecia arbitrário,' disse Bouley.

'Mas se tiver em conta a mudança à superfície, eles todos se alinham na mesma banda tropical.'

Da mesma forma os grandes reservatórios subterrâneos de água congelada que deviam estar mais perto dos pólos. Era uma vez no passado, sabemos agora, que eles estavam.

A nova teoria também explica porque a região de Tharsis está situada no 'novo' equador, exactamente onde precisaria estar para o planeta voltar a ganhar o seu equilíbrio.

As descobertas, publicadas na Nature, desafia igualmente a cronologia standard que assume que os rios do planeta vermelho foram formados após a região de Tharsis.

A maioria destes cursos de água antigos teriam corrido das terras altas cheias de crateras do sul do hemisfério do planeta vermelho para as planícies baixas do norte mesmo sem os campos de lava maciços, conclui o estudo.

'Mas há ainda muitas questões por responder,' advertiu Bouley.

'Terá a inclinação feito com que o campo magnético se 'desligasse'? Terá contribuído para o desaparecimento da atmosfera marciana, ou fez com que os rios parassem de correr? Estas são as coisas que não sabemos ainda.'

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publicado às 21:46

A consistência do campo magnético terrestre, surpreende os cientistas

30.01.16

 



Esta figura ilustra os supercrons de polaridade normal e revertida durante um período no qual o núcleo derretido se formou e solidificou. Aqui.

O campo magnético terrestre é gerado pelo movimento de ferro líquido no núcleo terrestre. Este 'geodinâmo' reverte a sua polaridade ocasionalmente - o norte magnético e o sul magnético trocam de lugares. A troca ocorre ao longo de alguns milhares de anos, e o tempo entre cada reversão pode ir de milhares a dezenas de milhões de anos.

Quando a polaridade magnética permanece estável com uma orientação por mais de dez milhões de anos, o intervalo é apelidado de 'supercron'. Ao longo dos últimos 540 milhões de anos - o tempo em que os animais andam na terra e no mar - há três períodos supercrons conhecidos, ocorrendo uma vez a cada 200 milhões de anos.

A questão sobre o quão frequente as reversões e os supercrons ocorrem ao longo de um segmento maior da história é importante para o entendimento da evolução de longo termo das condições internas e de superfície do nosso planeta, mas até agora tais informações tem sido juntas através de evidências fragmentárias.

Num novo trabalho realizado por Peter Driscoll e David Evans da Universidade de Yale, são identificados cerca de dez novos supercrons ao longo de um período de tempo de 1,300 milhões de anos durante a Era Proterozoica, ou a Idade Média da Terra que ocorreu entre 2,500 milhões a 540 milhões de anos atrás. O seu trabalho está publicado em artigo na Earth and Planetary Science Letters.

Gravações das alterações do campo terrestre podem ser vistos em rochas que mantiveram a polaridade magnética da era em que foram formados. De modo a estabelecer evidências da mudança de polaridade, esta espécie de magnetismo remanescente, ou dados 'paleomagnetéticos', devem ser recolhidos à volta do globo, idealmente obtendo amostras de todas as placas tectónicas.

Driscoll e Evans compilaram uma base de dados paleomagnética do Proterozoic, e coordenaram a gravação das suas reversões com movimentos das placas tectónicas, de modo a olhar para longos períodos com forte predominância de polaridade a norte ou a sul. Estes períodos super-longos de tendência de polaridade revelam revelam supercron antigos e desconhecidos.

'O nosso estudo aponta o caminho para novas questões acerca de aspectos fundamentais da Evolução da Terra,' diz Driscoll. 'Uma das maiores implicações destas descobertas é a de que supercrons conduzidas pelo geodinâmo, ocorreram a um rácio similar ao longo dos últimos 2,000 milhões de anos.'

Isto foi surpreendente porque os geofísicos têm boa razão para suspeitar que houve uma grande mudança no núcleo da Terra dentro desse intervalo de tempo. Devido ao constante e firme arrefecimento da Terra, a perda de calor da Terra para o espaço desde a sua formação, o núcleo interior da Terra - uma massa gigante de ferro sólido no centro do planeta - deveria ter começado a cristalizar entre 500 a 1000 milhões de anos atrás.

O crescimento do núcleo interior sólido é fundamental para a física do geodinâmo. Simulações de computador de taxas de reversão são muito diferentes dependendo sobre se o planeta tem um núcleo interior sólido ou não. 

Uma possível explicação para o novo resultado de Driscoll e Evans's é o que que o núcleo interior da Terra é muito mais velho do que previamente estimado, mas esta ideia iria entrar em conflito fortemente com os mais razoáveis modelos de arrefecimento planetário. Outra explicação invoca uma resiliência inesperada do geodinâmo na face de mudanças dramáticas na sua estrutura, incluindo algo tão fundamental como a solidificação do núcleo interno.

'Pensamos que o mais tarde é o mais provável,' acrescentou Driscoll. 'Mas independentemente de qual a resposta correcta, estes resultados significam que poderemos ter de repensar os nossos modelos de evolução do núcleo ou do processo do geodinâmo.'

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publicado às 21:10

Gerando corrente eléctrica sem consumo de energia a temperaturas ambientes

04.01.16

 



Átomos Sb e átomos Te servem como cola no arranjo da orientação Norte-Sul de átomos Cr no Cr-doped (Sb, Bi)2Te3. Isto torna o material ferromagnético.

Um grupo de investigadores do Japão e da China identificou os requisitos para o desenvolvimento de novos tipos de equipamentos eléctricos de consumo extremamente baixo, estudando pequenas películas Cr-doped (Sb, Bi) 2Te3. Este estudo foi publicado na Nature Communications.

A temperaturas extremamente baixas, uma corrente eléctrica flui à volta da borda de uma película sem perda de energia e sem qualquer campo magnético externo. Este curioso fenómeno é devido às propriedades ferromagnéticas do material; no entanto, até agora, não tem sido claro sobre como o material ganha estas propriedades.

Pela primeira vez, investigadores revelaram o mecanismo através do qual isto ocorre. 'Esperançosamente, esta realização irá levar à realização de novos materiais que possam operar à temperatura ambiente, no futuro,' diz Akio Kimura, professor da Universidade de Hiroxima e membro do grupo de pesquisa.

As suas metas podem ser seguidas até às suas origens na descoberta do efeito Hall quântico nos anos 80, onde uma corrente eléctrica corre ao longo de uma orla (ou interface) sem perda de energia. No entanto, isto requer tanto um campo magnético externo largo, como igualmente extremamente baixas temperaturas.

Daí que até agora não tenham sido possíveis aplicações práticas. Pesquisadores acreditam que este problema pode ser ultrapassado com novos materiais denominados isoladores topológicos que têm propriedades ferromagnéticas, tais como as encontradas em Cr-doped (Sb, Bi)2Te3.

Um isolador topológico, previsto em 2005 e observado em 2007, não é nem um metal nem um isolador, e tem propriedades exóticas. Por exemplo, uma corrente eléctrica é gerada somente à superfície ou na orla dos materiais, enquanto a corrente eléctrica é gerada dentro dela.

Parece que somente a superfície ou orla dos materiais tem propriedades metálicas, enquanto o interior é um isolador.

A temperaturas extremamente baixas, uma pequena película de Cr-doped (Sb, Bi)2Te3 mostra um fenómeno peculiar. Como a película é ela própria ferromagnética, uma corrente eléctrica é gerada espontaneamente sem um campo magnético exterior e a corrente eléctrica flui só à volta da orla da película sem perda de energia. No entanto, era previamente desconhecido sobre como Cr-doped (Sb, Bi)2Te3 tinha tais propriedades ferromagnéticas que a permitiam gerar corrente eléctrica. 'Essa é a razão pela qual nós seleccionámos o material como objecto do nosso estudo,' diz o Professora Kimura.

Porque Cr é um elemento magnético, um átomo Cr é equivalente a um íman de tamanho atómico. A orientação Norte-Sul de tais imanes de tamanho atómico tendem a alinhar em paralelo com interacções entre os átomo Cr.

Quando a orientação Norte-Sul dos átomos Cr no Cr-doped (Sb,Bi)Te3 estão alinhados em paralelo, os materiais exibem ferromagnetismo. No entanto, as distâncias interatómicas entre os átomos Cr no material são, de facto, demasiado longas para interagir suficientemente para criar o material ferromagnético.

O grupo descobriu que os elementos atómicos não magnéticos, tais como os átomos Sb e Te, mediam a interacção magnética entre os átomos Cr e Te, servem de cola no arranjo da orientação Norte-Sul dos átomos Cr que têm uma direcção. Para mais, o grupo espera que as suas descobertas possam encontrar um caminho no aumento das temperaturas, de modo a haver aplicações relevantes em aparelhos electrónicos.

As experiências para esta pesquisa foram feitas principalmente em SPring-8. ' Nós não teríamos atingido resultados perfeitos sem as instalações e o pessoal daqui. Eles devotaram o seu tempo a detectar o extremamente subtil magnetismo que os átomos de elementos não magnéticos exibem com extrema alta precisão . Eu aprecio grandemente os seus esforços,' disse kimura.

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publicado às 07:25

Sucesso a produzir um iman FeNi

02.12.15

 




Pesquisadores da Universidade de Tohoku no Japão, foram bem sucedidos a produzir um íman FeNi de alta qualidade, A equipa, liderada pelo Professor Akihiro Makino, como investigador principal, são suportadas pela MEXT (Ministério da Educação, Cultura, Desporto, Ciência e Tecnologia, Japão).' 

Actualmente, imans de alta qualidade, que são usados em várias aplicações como automóveis, electrodomésticos, equipamento médico, etc, são feitos de elementos raros presentes na terra [Sm (samário), Nd (neodímio), Dy (disprósio), etc.]. Apesar do nascimento destes ímanes ser o Japão, os regulamentos actuais para importar elementos raros da terra, tornou todo este processo, demasiadamente político.

Actualmente está a tornar-se mais difícil, manter a superioridade industrial e competitividade na produção de tecnologias de poupança energética, para a próxima geração de mecanismos eléctricos. Assim, o desenvolvimento de tecnologias inovadoras para a produção de ímanes altamente funcionais, livres de elementos raros da terra, são da maior importância e de assunto urgente, não só no Japão, como por todo o mundo.

Tem sido bem conhecido nos anos 1960's, que pequenas quantidades de ímanes Fe-Ni, estão presentes em meteoritos naturais (num estado de equilíbrio extremo), produzidos no universo num extremamente lento período de arrefecimento de milhares de milhões de anos. E teria sido impossível de produzir artificialmente, num curto período, devido ao extremamente lento rácio de difusão à volta da temperatura de formação.

Mas agora, o grupo de pesquisa de Makino, foi bem sucedido na produção de um íman, usando alta difusibilidade atómica a baixas temperaturas, aquando da cristalização a partir de um estado amorfo. O efeito é como viajar numa máquina do tempo, isto é, a escala de tempo para a formação de um íman, é reduzido em milhares de milhões de anos para apenas um par de dias.

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publicado às 08:59

Descoberto um novo modo de confinamento de plasma

14.11.15

 

 

Aqui

Esta descoberta publicada a 4 de Novembro de 2015, no Scientific Reports, foi intitulada 'Oscilação auto-regulada de transporte e topologia de ilhas magnéticas em plasma toroidal' - 'Self-regulated oscillation of transport and topology of magnetic islands in toroidal plasmas.'

Procurando atingir a energia de fusão, pesquisas em alta-temperatura e confinamento de alta-densidade de plasma com campos magnéticos, estão a ser conduzidas por todo o mundo. Com plasma magneticamente confinado, à medida que a temperatura do plasma aumenta, a corrente de plasma alterado, chamado de turbulência, emerge. A turbulência não pára onde é gerada, e move-se em circunferência, como uma série de ondas.

Nos plasmas magneticamente confinados podem existir áreas de confinamento duplo, chamadas de ilhas magnéticas. Nestas áreas não há variações de temperatura que resultem na fonte da turbulência. Por essa razão, a turbulência gerada fora da ilha magnética, onde existem variações térmicas, entram na ilha magnética, e o estado de confinamento dentro da ilha será determinado, dependendo da intensidade da turbulência.

Em fusões de plasma futuras, também será extremamente importante melhorar o estado de confinamento da ilha magnética, inclusive, até nos plasmas solares, onde, através de emissões de explosões solares foi pensado, que ilhas magnéticas poderão existir. Assim, a pesquisa da turbulência em ilhas magnéticas torna-se um tópico extremamente interessante.

O professor Katsumi Ida, o professor-assistente Tatsuya Kobayashi, e o grupo de experimentação LHD, juntos com o professor Shigeru Inagaki da Universidade de Kyushu, tiveram, juntos com o Dr. T. Evans, pesquisador DIII-D, descoberto pela primeira vez no mundo um novo estado de confinamento dentro de uma ilha magnética, aplicando o 'método de propagação de aquecimento momentâneo' ao plasma DIII-D.

O 'método de propagação de aquecimento momentâneo' permite que a performance do confinamento do plasma (adiabacidade) seja diagnosticado da amplitude de variações térmicas e da propagação de velocidade causada por aquecimento momentaneo.

Esta descoberta, porque é essencial ao melhoramento do confinamento do plasma ao reactor de fusão, será um importante compasso apontando a direcção de uma futura pesquisa de fusão. Mais, o efeito ondulatório na pesquisa académica, será igualmente grande.

Em casos com uma boa performance de confinamento (alta adiabacidade) na ilha magnética, a propagação de calor que procura entrar vinda de fora, abranda, e ao mesmo tempo, variações na temperatura tornam-se mais pequenas.

Como consequência, ao aquecer momentaneamente o plasma, e ao diagnosticar a amplitude de variação térmica e a velocidade de propagação ('método de propagação de aquecimento momentâneo') aprendemos detalhes acerca da performance do confinamento. Previamente, experimentações no LHD descobriram que ' a performance de confinamento dentro da ilha magnética é bom (a adiabacidade era sete vezes maior que a exterior)'.

Agora, no plasma DIII-D, uma 'particular ilha magnética superlativa' foi descoberta. Além disso, as oscilações auto-reguladas foram também descobertas entre dois estados adiabáticos, o 'estado bom (adiabacidade é 5 vezes maior)' e 'um ainda maior estado superlativo (adiabacidade 40 vezes superior).'

Acompanhando a oscilação auto-regulada, observámos pela primeira vez, um estado em que as variações de temperatura foram transferidas da ilha magnética, e uma, na qual, variações de temperatura eram pequenas com um ciclo alternando repetidamente. Esta descoberta da oscilação auto-regulada significa que há variedade na performance do confinamento de plasma (adiabacidade).

A descoberta dá um novo guia de princípios para produzir uma ilha magnética com boas condições de confinamento e irá contribuir grandemente para a investigação sobre fusão. Mais, este novo mecanismo descoberto pode também ser importante para interpretar os efeitos na física solar e espacial, e antecipamos a grande profusão desta investigação e dos resultados académicos.

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publicado às 09:31


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