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Conheça 10 grandes mistérios das estrelas que os cientistas ainda não conseguiram explicar.

Foto: ESO. Acknowledgement: ESO Imaging Survey

Foto: NAOJ/Subaru

Foto: NASA / Hubble

 

 

Veja as imagens e os 10 mistérios das estrelas !!!

 

A ESTRELA QUE NÃO DEVERIA EXISTIR – A ‘SDSS J102915 +172927’ foi descoberta em 2011. Localizada na constelação de Leão, é uma estrela pequena (com aproximadamente 80% do tamanho do Sol) e muito antiga – tem 13 bilhões de anos – quase a idade do Universo! Mas por que ela não deveria existir? Porque sua composição é raríssima: 99,9993% de Hélio e Hidrogênio. Estes dois elementos são muito leves se condensarem e formarem uma estrela. Cientistas já fizeram testes em computadores, mas não chegaram nem perto de uma conclusão sobre o mistério.

MISTERIOSA POEIRA DE ESTRELAS – ‘PSR B1257 +12’ é o que restou da explosão de uma supernova. O interessante é que cientistas encontraram planetas orbitando a poeira. Como a explosão da supernova não mandou os planetas para longe (ou os destruiu) e como os gases e a poeira de ‘PSR B1257 +12’ conseguiram retornar a um ponto inicial, ninguém sabe explicar.

 

A ESTRANHA – ‘V838 Monocerotis’ é uma hipergigante vermelha, localizada na constelação de Monoceros, é uma das mais brilhantes da Via Láctea. No entanto, em 2002, o brilho da estrela desapareceu repentinamente. Os cientistas então a classificaram como uma simples ‘nova’ – uma designação par o núcleo restante de uma estrela morta, chamada de anã branca. Mas, um mês depois, a estrela voltou a brilhar! Na verdade, V838 não era uma anã branca. Ela só havia entrado em erupção por si mesma. Inclusive, outras erupções ocorreram nos próximos meses. Após este processo, o telescópio Hubble capturou esta imagem que mostra uma nuvem de gás e detritos em volta da estrela.

A POEIRA DESAPARECIDA – ‘TYC 8241 2652’ tem praticamente o mesmo tamanho do Sol e está localizada a 450 anos-luz da constelação de Centauro. Entre 1983 e 2008, cientistas estudaram o anel de poeira que circundava a estrela para compreender mais a respeito da formação de um sistema solar. Mas, em 2009, houve uma surpresa: o anel de poeira desapareceu! Não havia mais nenhum sinal da poeira! Nenhum cientista sabe explicar o fenômeno.

O ÓRFÃO – ‘CFBDSIR 2149’ é uma anã marrom, ou uma estrela fracassada, que não conseguiu iniciar o processo de fusão de hidrogênio em seu núcleo. Por possuir grande massa e volume, alguns cientistas, não a classificam como estrela, mas como um planeta gigante gasoso. Desta forma, ele seria um planeta errante, pois não orbita nenhuma estrela. Somente outros três corpos foram categorizados com este comportamento.

A ESTRELA QUE NÃO ENGOLIU O PLANETA – ‘Wasp 18’ está localizada há 330 anos-luz da constelação de Fênix e tem 25% mais massa do que o nosso Sol. Em 2009, cientistas da Universidade Keele descobriram que um planeta um pouco maior do que Júpiter orbita Wasp, mesmo estando a apenas 3 milhões de quilômetros de distância. O planeta está tão próximo da estrela que sua translação dura apenas 23 horas e sua temperatura chega a 2200 graus Celsius! Ainda não se sabe explicar porque o planeta não foi engolido por Wasp 18.

A ESTRELA RODEADA DE ESPIRAIS – Em 2011, astrônomos descobriram que existem espirais em volta de ‘ SAO 206462’. A estrela, localizada na constelação de Lupus, é única por causa desta formação peculiar. Ainda não existe uma explicação certeira sobre o fenômeno, mas cientistas afirmam que pode ser causado pela influência gravitacional de planetas próximos.

A ESTRELA ETERNAMENTE JOVEM – As estrelas do aglomerado ‘Messier 4’, localizadas na constelação de Escorpião, são muito antigas, com mais de 12,2 bilhões de anos. No entanto, lá está uma estrela composta basicamente de Lítio! O que há de estranho nisso? Bem, o Lítio geralmente desaparece nos primeiros bilhões de anos do ciclo de vida de uma estrela. De alguma forma, umas das estrelas conseguiu uma forma de repor o Lítio, mantendo-se eternamente jovem. Como isso aconteceu ainda é um mistério.

A ESTRELA AMBÍGUA – ‘Swift J1822.3-1606’, localizada na constelação de Ophiuchus, é uma estrela de nêutrons bastante peculiar. Geralmente, estrelas de nêutrons são magnetares (com alto campo gravitacional) ou pulsares (com alta velocidade de rotação). Já Swift apresenta ambos os comportamentos!

 

AS ESTRELAS SOBREVIVENTES – No centro da galáxia de Andrômeda, há um buraco negro supermaciço tão gigantesco que nem a luz pode escapar de sua força. Mas, em 2005, cientistas descobriram milhões de jovens estrelas azuis que estão vagando ao redor do buraco negro. Ninguém sabe explicar como elas não foram sugadas.

Cadê o aquífero Guarani ?

Que fim levou o Aquífero Guarani, o super reservatório de água brasileiro?

Curupira_vista_do_alto

“Onde foi parar o Aquífero Guarani quando a gente mais precisa dele?” Essa foi a pergunta que um amigo me mandou, um mês atrás, quando o Gizmodo publicou uma reportagem em parceria com o TAB UOL sobre a crise hídrica em São Paulo (se você não sabe do que estou falando, dê uma olhada aqui). Pois é. Há dois grupos de pessoas obcecadas com o Aquífero Guarani: os estudantes de ensino médio e as pessoas acima de 35 anos.

Os estudantes de ensino médio sabem que, uma hora, o Aquífero Guarani vai cair no vestibular. E o vestibular é feito, basicamente, por pessoas com mais de 35 anos que passaram os últimos anos da década de 90 e os primeiros dos anos 2000 ouvindo sobre as maravilhas do Aquífero Guarani. Ele seria mais uma prova de que o Brasil (e seus vizinhos) foram agraciados pela mãe natureza com aquele carinho de quem leva leite na cama para você dormir mais tranquilo toda noite (mesmo quando você é casado e tem filhos).

Mas… o que raios mesmo é o Aquífero Guarani e qual o papel dele na atual (e talvez nas futuras) crises de falta de água? Aos fatos, senhoras e senhores. Porque você que não é estudante de ensino médio e tem menos de 35 anos também vai gostar de saber algumas coisas.

O que é o Aquífero Guarani?

Ele é uma gigantesca caixa d’água subterrânea que se espalha por um milhão de quilômetros quadrados em quatro países: Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai. É grande, muito grande. O território que ele ocupa é equivalente a duas Franças (sem baguete, queijo e vinho – e você não o vê mesmo, já que ele escondidinho debaixo da terra).

Sua capacidade também é impressionante. Ele tem 37 mil quilômetros cúbicos de água. O quanto é isso em número de gente? Um quilômetro cúbico é equivalente a um trilhão de litros de água. Então, vem comigo. Respire fundo.

O Aquífero Guarani tem 37 mil vezes um trilhão de litros de água. Para um ser humano normal, é praticamente impossível captar a magnitude disso. Mas talvez ajude dizendo que o Aquífero Guarani tem (pausa dramática)…

… a capacidade de 40 mil sistemas cantareiras. Dá para abastecer a população mundial, com muitas sobras.

E por que ele não é usado QUANDO A GENTE MAIS PRECISA DELE?

É hora de derrubar algumas premissas. Ele é usado, sim. No Estado de São Paulo, por exemplo,  65% das cidades são abastecidas com águas subterrâneas (inclusive do Aquífero).  Várias cidades do interior de São Paulo, como Ribeirão Preto, já usam os recursos do Aquífero. É por isso que a seca nessas regiões, embora severa, não teve um impacto gigantesco.

Só que há alguns problemas em usar o aquífero. Primeiro que a água não pertence a apenas um país, mas a quatro. Tem de ter muita cautela. Se você tirar muito aqui, a Argentina vai reclamar (com razão). Afinal, a água não fica parada. Ela vai e vem, vai e vem, se movimentando com aquele balanço gostoso das profundezas da terra.

Por isso, a exploração do Aquífero precisa ser coordenada entre os quatro países, o que não é muito fácil. Houve avanços relevantes nos anos 2000, com acordos bem importantes assinados. Mas, você sabe, o acordo é só o começo de alguma coisa. O que pega é a aplicação.

São países com água, empresas que tiram água, empresas e pessoas que precisam de água. Além disso, em alguns países a água subterrânea não está sob administração nacional, mas dos Estados. É muita gente envolvida. Não estamos falando de biribinha, mas daquele líquido que nos permite viver de boas nesse planeta.

Aquiferoguarani

Olha o nosso Aquífero, que bonitinho, todo cheio de pixels

A segunda é que nem sempre é fácil tirar essa água. A imagem de caixa d’água ajuda a entender o que o Aquífero é, mas também engana.  O reservatório não é uma obra de engenharia, mas um buraco irregular cheio de água embaixo da terra. Como engenheiros, geógrafos e mais um monte de gente não se cansam de dizer, não basta ter o recurso: é preciso conseguir explorá-lo e saber usá-lo. Isso serve tanto para água quanto para petróleo (embora água seja muito mais importante que petróleo). Por isso que há projetos pilotos em andamento, nos países onde ele está, para pesquisar mais o aquífero e entender o quanto ele pode ser usado. São Paulo, de certa forma, faz parte dessa iniciativa.

Apesar desses obstáculos, o Aquífero já vem sendo utilizado – como eu falei, uma parte do interior de São Paulo já o usa legalmente. Atenção para o legalmente, porque isso tem a ver com o próximo ponto.

Posso abrir um poço de água e usar minha cota do Aquífero?

Não. Poço artesiano é coisa séria. Imagine se todo mundo sair por aí abrindo poço de água. Primeiro, nem toda a água do Aquífero tem a mesma qualidade. Segundo que um poço não é só um ponto de extração de água – também é mais um ponto em que a água debaixo da terra entra em contato com o mundão daqui de cima. E aí é que mora o perigo.

O Aquífero Guarani é abastecido por chuvas. Essa chuva entra por fendas na terra, por fendas em lagos, por rios. Ele tem vários pontos de entrada — por isso que ficou tão grande (tem a ver com tipos de rochas também, mas isso é papo de geólogo e, confesso, ainda não cheguei naquele nível de admirar a beleza de uma rocha. Mas eu chego lá um dia, espero).

Em algumas regiões do interior de São Paulo, já há suspeitas de contaminação em trechos do aquífero por defensivos agrícolas. Nada sério — mas pode ficar sério. Afinal, são muitos pontos de entrada.

Por isso que os governos entram no jogo. Eu sei, eu sei. A gente anda de bode com TODO E QUALQUER GOVERNO (com alguma razão). Mas algumas coisas não tem jeito mesmo. O governo precisa regular a exploração para que esse enorme potencial não se esvaia por ai.

Você pode falar com a empresa de água que abastece sua cidade e se informar sobre como abrir um poço. Há várias por aí – e a Sabesp, a mais famosa, é apenas uma delas. Ribeirão Preto, por exemplo, tem sua própria companhia de abastecimento de água. Campinas também.

Se quiser abrir um poço, faça a coisa certa. Se informe sobre como fazer e deixe tudo regularizado. E, se os governos aprontarem, coloque a boca no mundo. Governos não podem brincar com água. Se tem um lado bom dessa crise é, que finalmente, estamos levando a menina água a sério.

Imagem de capa: Parque Curupira, em Ribeirão Preto (Leandro Maranghetti Lourenço/Wikipedia)

O Paradoxo de Fermi: onde é que estão as outras Terras?

Por: Tim Urban

The Fermi Paradox (1)

Quando você está em algum lugar propício para admirar as estrelas, e se a noite estiver especialmente boa para vê-las, é incrível olhar para cima e se deparar com algo semelhante à imagem acima.

Algumas pessoas ficam impressionadas pela beleza do céu, ou se deslumbram com a vastidão do universo. No meu caso, eu passo por uma leve crise existencial, e depois ajo bem estranhamente por meia hora. Cada um reage de um jeito diferente.

O físico Enrico Fermi também reagia diferente, e se perguntou: “cadê todo mundo?”

Os números

Um céu estrelado parece imenso, mas tudo o que estamos vendo é a nossa vizinhança. Nas melhores noites estreladas, nós podemos ver até 2.500 estrelas (mais ou menos um centésimo de milionésimo do total de estrelas em nossa galáxia). Quase todas estão a menos de mil anos-luz de nós (ou 1% do diâmetro da Via Láctea). Então, na verdade estamos olhando para isto:

Divulgação

Nosso céu noturno é formado por uma pequena parte das estrelas próximas e mais brilhantes dentro do círculo vermelho.

Quando somos confrontados com o assunto de estrelas e galáxias, uma questão que atormenta a maior parte dos humanos é: “há vida inteligente lá fora?” Vamos colocar alguns números nessa questão; se você não gosta de números, pode ler só o negrito.

Nossa galáxia tem entre 100 bilhões e 400 bilhões de estrelas; no entanto, este é quase o mesmo número de galáxias no universo observável. Então, para cada estrela da imensa Via Láctea, há uma galáxia inteira lá fora. No total, existem entre 10^22 e 10^24 estrelas no universo. Isso significa que para cada grão de areia na Terra, há 10.000 estrelas no universo.

O mundo da ciência não está em total acordo sobre qual porcentagem dessas estrelas são parecidas com o Sol (similares em tamanho, temperatura e luminosidade). As opiniões tipicamente vão de 5% a 20%. Indo pela mais conservadora (5%) e o número mais baixo na estimativa total de estrelas (10^22), isso nos dá 500 quintilhões, ou 500 bilhões de bilhões de estrelas similares ao Sol.

Também há um debate sobre qual porcentagem dessas estrelas similares ao Sol poderiam ser orbitadas por planetas similares a Terra (com condições parecidas de temperatura, que poderiam ter água líquida e que poderia sustentar vida similar à da Terra). Alguns dizem que é até 50%, mas vamos ficar com os conservadores 22% que apareceram em um recente estudo no PNAS. Isso sugere que há um planeta similar à Terra, potencialmente habitável, orbitando pelo menos 1% do total de estrelas do universo: um total de 100 bilhões de bilhões de planetas similares à Terra.

Então existem 100 planetas parecidos com a Terra para cada grão de areia do mundo. Pense nisso na próxima vez que for à praia.

Daqui para a frente, nós não temos outra escolha senão sermos especulativos. Vamos imaginar que, depois de bilhões de anos de existência, 1% dos planetas parecidos com a Terra tenham desenvolvido vida (se isso for verdade, cada grão de areia representaria um planeta com vida). E imagine que em 1% desses planetas avance até o nível da vida inteligente, como aconteceu na Terra. Isso significaria que teríamos 10 quatrilhões, ou 10 milhões de bilhões de civilizações inteligentes no universo observável.

Voltando para a nossa galáxia e fazendo as mesmas contas usando a estimativa mais baixa de estrelas na Via Láctea, estimamos que existem 1 bilhão de planetas similares à Terra, e 100 mil civilizações inteligentes na nossa galáxia. (A Equação de Drake traz um método formal para esse processo limitado que estamos fazendo).

A SETI (Busca por Inteligência Extraterrestre, na sigla em inglês) é uma organização dedicada a ouvir sinais de outras vidas inteligentes. Se nós estivermos certos e houver 100 mil ou mais civilizações inteligentes na nossa galáxia, uma fração delas estaria emitindo ondas de rádio, ou raios laser, ou qualquer coisa para realizar contato. Então os satélites da SETI deveria estar recebendo sinais de todo tipo, certo?

Mas não está. Nunca recebeu.

Cadê todo mundo?

Tipos de civilização

E tudo fica mais estranho. Nosso Sol é relativamente jovem em relação ao universo. Há estrelas muito mais velhas, com planetas muito mais velhos e semelhantes à Terra, o que em teoria representaria civilizações muito mais avançadas que a nossa. Por exemplo, vamos comparar nossa Terra de 4,54 bilhões de anos com um hipotético planeta X, com seus 8 bilhões de anos.

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Se o planeta X tiver uma história similar a da Terra, vamos olhar para onde sua civilização estaria hoje:

DivulgaçãoHoje, o Planeta X estaria a 3,46 bilhões de anos de desenvolvimento além do que temos hoje.

A tecnologia e o conhecimento de uma civilização mil anos à nossa frente poderia ser tão chocante quanto nosso mundo seria para uma pessoa medieval. Uma civilização um milhão de anos à frente poderia ser tão incompreensível para nós quanto a cultura humana é para chimpanzés. E o planeta X está a 3.4 bilhões de anos à frente de nós…

Existe algo chamado de Escala Kardashev, que nos ajuda a agrupar civilizações inteligentes em três grandes categorias, de acordo com a quantidade de energia que usam:

  • uma Civilização Tipo I tem a habilidade de usar toda a energia de seu planeta. Nós não somos exatamente uma Civilização Tipo I, mas estamos perto (Carl Sagan criou uma fórmula para essa escala que nos coloca como uma Civilização Tipo 0,7);
  • uma Civilização Tipo II pode colher toda a energia de seu sistema solar. Nosso débil cérebro Tipo I mal consegue imaginar como alguém faria isso, mas nós tentamos nosso melhor, imaginando coisas como a Esfera de Dyson.
  • uma Civilização Tipo III ultrapassa fácil as outras duas, acessando poder comparável ao da Via Láctea inteira.

Se esse nível de avanço parece difícil de acreditar, lembre-se do planeta X e de seus 3,4 bilhões de anos de desenvolvimento além do nosso (cerca de meio milhão de vezes mais do que o tempo que a raça humana existe). Se uma civilização no planeta X for similar à nossa e foi capaz de sobreviver até chegar no Tipo III, é natural pensar que a essa altura eles provavelmente já dominaram a viagem interestelar, possivelmente até mesmo colonizando a galáxia inteira.

Como essa colonização galáctica teria acontecido? Uma hipótese: cria-se um maquinário que pode viajar para outros planetas, passam-se uns 500 anos se auto-replicando usando os materiais que encontrarem no novo planeta, e então enviam-se duas réplicas para fazerem a mesma coisa.

Mesmo sem alcançar nada perto da velocidade da luz, esse processo colonizaria a galáxia inteira em 3,75 milhões de anos, relativamente um piscar de olhos quando estamos falando de uma escala de bilhões de anos:

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Nesta evolução exponencial, a galáxia estaria completamente colonizada em 3,75 milhões de anos. Fonte: J. Schombert, U. Oregon

Continuando a especular, se 1% da vida inteligente sobreviver tempo suficiente para se tornar uma colonizadora de galáxias Civilização Tipo III em potencial, nossos cálculos acima sugerem que haveriam mil Civilizações Tipo III só em nossa galáxia. Dado o poder de tal civilização, sua presença provavelmente seria fácil de se notar. E, ainda assim, nós não vemos nada, não ouvimos nada e não fomos visitados por ninguém.

Então cadê todo mundo?

Sejam bem-vindos ao Paradoxo de Fermi.

Ainda não há uma resposta para o Paradoxo de Fermi. O melhor que podemos fazer é conseguir “explicações possíveis”. E se você perguntar a dez cientistas diferentes qual o palpite deles sobre a explicação correta, você terá dez respostas diferentes. Sabe quando humanos de antigamente discutiam se a Terra era redonda, ou se o Sol girava em torno da Terra, ou achavam que os raios aconteciam por causa de Zeus? Por isso, hoje eles parecem primitivos e ignorantes; no entanto, esse é mais ou menos o ponto em que estamos neste assunto.

Ao analisar as hipóteses mais discutidas sobre o Paradoxo de Fermi, vamos dividi-las em duas grandes categorias: as explicações que supõem que não há sinal de Civilizações Tipo II e III porque elas não existem; e as explicações que sugerem que elas estão lá, só que não estamos vendo ou ouvindo nada por outros motivos.

Grupo 1 de Explicações: não há sinais de civilizações superiores (Tipos II e III) porque elas não existem.

Aqueles que acreditam em explicações do Grupo 1 recusam qualquer teoria do tipo “existem civilizações maiores, mas nenhuma delas fez qualquer tipo de contato conosco porque todas _____”. O pessoal do Grupo 1 vê os números, entende que deveria haver milhares (ou milhões) de civilizações superiores, e intui que pelo menos uma delas deveria ser a exceção à regra. Mesmo se uma teoria abarcasse 99,99% das civilizações superiores, o 0,001% restante se comportaria de alguma outra forma e nós perceberíamos sua existência.

Por isso, dizem as explicações do Grupo 1, não entramos em contato com civilizações superavançadas porque porque não existem. Como a matemática sugere que existem milhares delas só na nossa galáxia, alguma outra coisa deve estar acontecendo.

Essa “outra coisa” é o Grande Filtro.

A teoria do Grande Filtro diz que, em algum ponto entre o início da vida e a inteligência Tipo III, há uma barreira. Há algum estágio naquele longo processo evolucionário que é improvável ou impossível de ser atravessado pela vida. Esse estágio é chamado de O Grande Filtro.

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As linhas amarelas mostram saltos evolucionários comuns de serem alcançados. A linha vermelha é o Grande Filtro. A linha verde representa uma espécie que, passando por eventos extraordinários, consegue ultrapassar o Grande Filtro.

Se essa teoria for real, a grande questão é: quando acontece o Grande Filtro na linha do tempo?

Acontece que, quando o assunto é o destino da humanidade, essa questão é muito importante. Dependendo de quando O Grande Filtro ocorre, sobram para nós três possíveis realidades: nós somos raros; nós somos os primeiros; ou nós estamos ferrados.

1. Nós somos raros (já passamos do Grande Filtro)

Uma esperança é que já tenhamos passado do Grande Filtro. Nós conseguimos atravessá-lo, portanto é extremamente raro que a vida alcance nosso nível de inteligência. O diagrama abaixo mostra apenas duas espécies passando por ele; nós somos uma delas.

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Esse cenário explicaria por que não existem Civilizações Tipo III… mas isso também poderia significar que nós podemos ser uma das exceções, já que chegamos até aqui. Isso significaria que há esperança para nós. Superficialmente, isso parece com as pessoas de meio século atrás, sugerindo que a Terra é o centro do universo. Sugere que nós somos especiais.

Mas se nós somos especiais, quando exatamente nos tornamos especiais? Isto é, qual passo nós superamos, apesar de quase todo mundo ficar preso nele?

Uma possibilidade: o Grande Filtro pode estar no comecinho de tudo; pode ser incrivelmente raro que a vida comece. Esse é um candidato porque demorou um bilhão de anos para a vida na Terra finalmente acontecer, e porque nós tentamos exaustivamente replicar esse evento em laboratórios e jamais conseguimos. Se este é mesmo o Grande Filtro, isso significaria que não deve existir vida inteligente lá fora – pode simplesmente não haver vida.

Outra possibilidade: o Grande Filtro pode ser o salto de células procariontes simples para células eucariontes complexas. Após o surgimento das procariontes, elas permaneceram dessa forma por quase dois milhões de anos antes de darem o salto evolucionário para se tornarem complexas e ganharem um núcleo. Se esse é o Grande Filtro, isso significaria que o universo está repleto de células procariontes simples e quase nada além disso.

Há outras possibilidades. Alguns acham até que nosso salto evolucionário mais recente, alcançando nossa inteligência atual, é um candidato a Grande Filtro. Ainda que o salto de vida semi-inteligente (chimpanzés) até a vida inteligente (humanos) a princípio não pareça um passo miraculoso, Steven Pinker rejeita a ideia de que a “escalada ascendente” da evolução seja inevitável:

Uma vez que a evolução apenas acontece, sem ter um objetivo, ela usa a adaptação mais útil para um certo nicho ecológico. O fato que, na Terra, até hoje isso levou a inteligência tecnológica apenas uma vez, pode sugerir que essa consequência da seleção natural é rara e, consequentemente, não é um desenvolvimento infalível da evolução de uma árvore da vida.

A maioria dos saltos não se qualifica como candidatos a Grande Filtro. Qualquer Grande Filtro possível deve ser algo que só acontece uma vez em um bilhão, onde uma ou mais anomalias devem ocorrer para proporcionar uma enorme exceção.

Por esse motivo, algo como pular de uma vida unicelular para uma multicelular está fora de questão como filtro, porque isso aconteceu pelo menos 46 vezes em incidentes isolados, só no nosso planeta. Pela mesma razão, se nós encontrarmos uma célula eucarionte fossilizada em Marte, ela iria tirar o salto “de-célula-simples-para-complexa” da lista de possíveis Grandes Filtros (assim como qualquer outra coisa que esteja antes desse ponto na cadeia evolucionária). Se isso aconteceu tanto na Terra quanto em Marte, claramente não é uma anomalia.

Se nós formos mesmo raros, isso pode ser por causa de um acidente biológico, mas isso também pode ser atribuído ao que se chama de Hipótese da Terra Rara. Ela sugere que, ainda que existam muitos planetas similares a Terra, as condições particulares do nosso planeta o tornam tão conveniente à vida — sejam as relacionadas a seu sistema solar, seu relacionamento com a Lua (uma lua tão grande é incomum para um planeta tão pequeno, contribuindo para as condições peculiares de nosso clima e nosso oceano), ou algo sobre o planeta em si.

2. Nós somos os primeiros

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A civilização humana é representada pela linha laranja.

Para pensadores do Grupo 1, se já não tivermos passado pelo Grande Filtro, nossa única esperança é que, do Big Bang até hoje, as condições no universo estão alcançando um nível que permita o desenvolvimento de vida inteligente. Nesse caso, nós podemos estar a caminho da super inteligência, mas isso ainda não aconteceu. Por acaso, nós estaríamos na hora certa para nos tornarmos uma das primeiras civilizações super inteligentes.

Um exemplo de um fenômeno que poderia tornar isso realístico é o predomínio de explosões de raios gama, detonações absurdamente imensas que observamos em galáxias distantes. Levou algumas centenas de milhões de anos para que os asteróides e vulcões se acalmassem e a vida se tornasse possível.

Da mesma forma, pode ser que o começo das existências no universo esteja cheio de eventos cataclísmicos, como explosões de raios gama que incinerariam tudo à sua volta de tempos em tempos, evitando que qualquer vida se desenvolva a partir de um certo estágio. Talvez estejamos agora no meio de uma fase de transição astrobiológica, e essa seja a primeira vez que qualquer vida tenha sido capaz de se desenvolver ininterruptamente por tanto tempo.

3. Nós estamos ferrados (o Grande Filtro está chegando)

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O Grande Filtro é representado pela linha vermelha.

Se nós não somos nem raros nem pioneiros, os pensadores do Grupo 1 concluem que O Grande Filtro deve estar no nosso futuro. Isso implicaria que a vida frequentemente evolui até onde estamos, mas alguma coisa impede, em quase todos os casos, que a vida vá muito adiante e alcance a inteligência avançada — e dificilmente nós seremos uma exceção.

Um possível Grande Filtro seria algum evento cataclísmico que ocorra regularmente, como as já mencionadas explosões de raio gama. Só que ela ainda não teria ocorrido e, infelizmente, é uma questão de tempo até que ela acabe com toda a vida na Terra. Outra candidata é a destruição possivelmente inevitável que quase todas as civilizações inteligentes acabariam trazendo para si mesmas, uma vez atingido certo nível de tecnologia.

É por isso que o filósofo Nock Bostrom, da Universidade de Oxford, diz que “boa novidade é não haver novidade“. Se descobrirem vida em Marte, mesmo que simples, isso seria devastador, porque eliminaria diversos potenciais Grandes Filtros no passado. E se encontrarmos fósseis de vida complexa em Marte, Bostrom diz que “seria a pior notícia já impressa em uma primeira página de jornal”, porque significaria que o Grande Filtro está quase que definitivamente à nossa frente, condenando toda nossa espécie de uma vez. Bostrom acredita que, quando se trata do Paradoxo de Fermi, “o silêncio do céu noturno é ouro”.

Grupo 2 de Explicações: civilizações inteligentes dos Tipos I e II existem, mas há razões lógicas para que não tenhamos ouvido falar delas.

As explicações do Grupo 2 abandonam qualquer ideia de que nós somos raros, especiais ou qualquer coisa parecida. Pelo contrário, elas acreditam no Princípio da Mediocridade: ou seja, até que se prove o contrário, não há nada de especial ou incomum em nossa galáxia, sistema solar, planeta ou nível de inteligência. Além disso, elas são mais cautelosas antes de assumir que, se não há evidências de uma inteligência superior, ela não existe. Elas enfatizam o fato de nossas buscas por sinais só alcançarem mais ou menos até 100 anos-luz de nós (0,1% da galáxia) e só terem ocorrido há menos de uma década, o que é pouquíssimo tempo.

Pensadores do Grupo 2 têm uma ampla gama de possíveis explicações para o Paradoxo de Fermi. A seguir, eis as nove mais discutidas:

Possibilidade 1: a vida superinteligente pode ter visitado a Terra antes de estarmos aqui. Humanos sencientes só estão por aí há uns 50 mil anos, um piscar de olhos se comparado à existência do universo. Se o contato ocorreu antes disso, deve ter assustado alguns patos e só. Além disso, nossa história documentada só vai até uns 5.500 anos atrás. Por isso, talvez tribos humanas de caçadores-coletores pode ter passado por algumas experiências loucas com aliens, mas não tinham como contá-las para as pessoas do futuro.

Possibilidade 2: a galáxia foi colonizada, mas nós moramos em uma área despovoada. As Américas podem ter sido colonizadas pelos europeus muito antes de qualquer um daquela pequena tribo Inuit ao norte do Canadá ter percebido o ocorrido. Pode haver um elemento de urbanização nas moradias estelares das espécies mais avançadas: todos os sistemas solares de uma certa área são colonizados e estão em comunicação, mas seria pouco prático e inútil pra qualquer um deles vir até o canto distante e aleatório em que vivemos.

Possibilidade 3: todo o conceito de colonização física é comicamente atrasado para uma espécie mais avançada. Uma Civilização Tipo II consegue usar toda a energia de sua estrela. Com toda essa energia, eles podem ter criado um ambiente perfeito para eles, satisfazendo todas as suas necessidades. Eles podem ter meios hiperavançados de reduzir a necessidade de recursos, e interesse zero em deixar sua utopia feliz para explorar um universo frio, vazio e pouco desenvolvido.

Uma civilização ainda mais avançada poderia ver todo o mundo físico como um lugar horrivelmente primitivo, tendo há muito dominado sua própria biologia e feito upload de seus cérebros para uma realidade virtual, um paraíso da vida eterna. Viver em um mundo físico de biologia, morte, desejos e necessidades pode soar para eles da mesma forma como nos soam as espécies primitivas vivendo no oceano escuro e gelado.

Possibilidade 4: há civilizações predatórias e assustadoras lá fora, e as formas de vida mais inteligentes sabem que não devem transmitir sinais e divulgar sua localização. Essa é uma ideia desagradável, mas que ajudaria explicar a falta de sinais recebidos pelos satélites SETI. Ela também significaria que, ao transmitir nossos sinais lá pra fora, estamos sendo novatos inocentes e descuidados. Há um debate envolvendo METI (Mensagem às Inteligências Extraterrestes na sigla em inglês; o inverso de SETI, que só escuta). Basicamente, deveríamos mesmo enviar mensagens para o universo? A maioria das pessoas diz que não.

Stephen Hawking adverte: “se aliens nos visitarem, o resultado pode ser parecido com a chegada de Colombo nas Américas, que não terminou bem para os nativos”. Mesmo Carl Sagan, que geralmente acredita que qualquer civilização avançada o bastante para viagens interestelares seria altruísta, não hostil, diz que a prática de METI é “profundamente imprudente e imatura“, e recomendou que “as crianças mais novas de um cosmo estranho e incerto deveriam ouvir em silêncio por um longo tempo, aprendendo pacientemente e tomando notas sobre o universo, antes de gritar para uma selva desconhecida que não conseguimos compreender”. Assustador.

Possibilidade 5: existe apenas uma única inteligência superior, uma civilização “superpredadora” (mais ou menos como os humanos aqui na Terra) que é muito mais avançada que todas as outras e mantém as coisas assim, exterminando qualquer civilização que ultrapasse um certo nível de inteligência. Isso seria um saco. Poderia funcionar se o extermínio de todas as inteligências emergentes fosse um desperdício de recursos, já que a maioria se mata sozinha. Mas, ultrapassado um certo ponto, esses super seres agiriam porque, para eles, uma espécie inteligente emergente se tornaria um vírus, conforme começasse a crescer e se expandir. Essa teoria sugere que a vitória é de quem foi o primeiro a alcançar a inteligência superior. Ninguém mais tem chance. Isso explicaria a falta de atividade lá fora, porque o número de civilizações superinteligentes seria 1.

Possibilidade 6: há muito barulho e atividade lá fora, mas nossas tecnologias são muito primitivas e nós estamos procurando pelas coisas erradas. É como entrar em um prédio de escritórios, ligar um walkie-talkie (que ninguém mais usa) e, ao não ouvir nada, concluir que o prédio está vazio. Ou talvez, como apontou Carl Sagan, pode ser que nossas mentes trabalhem exponencialmente mais rápido ou mais lentamente do que a de qualquer outra forma de vida lá fora. Ou seja, eles levam 12 anos pra dizer “oi” e, quando nós ouvimos essa comunicação, isso parece apenas ruído.

Possibilidade 7: civilizações mais avançadas sabem sobre nós e estão nos observando, mas se ocultam de nós (a “Hipótese do Zoológico”). Até onde sabemos, civilizações super inteligentes existem em uma galáxia controlada rigidamente, e nossa Terra é tratada como parte de um safári amplo e protegido, e planetas como o nosso estão sob uma estrita regra de “olhe, mas não toque”. Nós não estamos cientes deles porque, se uma espécie muito mais inteligente quisesse nos observar, ela saberia como fazer isso sem nos deixar saber. Talvez haja uma regra similar à “Primeira Diretriz” de Jornada nas Estrelas, que proíbe seres super inteligentes de fazerem qualquer contato aberto com espécies inferiores como a nossa, ou de se revelarem de qualquer forma, até que a espécie inferior alcance um certo nível de inteligência.

Possibilidade 8: civilizações superiores existem à nossa volta, mas somos primitivos demais para percebê-las. Michio Kaku resumiu isso assim:

Digamos que há um formigueiro no meio da floresta. Ao lado do formigueiro, estão construindo uma super autoestrada de dez faixas. E a questão é, “as formigas seriam capazes de entender o que é uma super autoestrada de dez faixas? Elas seriam capazes de entender a tecnologia e as intenções dos seres construindo a autoestrada a seu lado?”

Então não é que, usando nossa tecnologia, não sejamos capazes de receber os sinais do planeta X. É que nós não conseguimos sequer entender o que são os seres do planeta X, ou o que eles estão tentando fazer. É tão além de nós que mesmo se eles quisessem nos esclarecer, seria como tentar ensinar às formigas sobre a internet.

Seguindo essa linha, essa pode ser uma resposta para “se existem tantas exuberantes Civilizações Tipo III, por que ainda não entraram em contato conosco?”. Para responder isso, vamos nos perguntar: quando Pizarro chegou ao Peru, ele parou um tempo em um formigueiro e tentou se comunicar com ele? Ele foi magnânimo, tentando ajudar as formigas? Ele foi hostil e atrasou sua missão original só para esmagar e destruir o formigueiro? Ou, para Pizarro, o formigueiro era completa e absoluta e eternamente irrelevante? Essa pode ser a nossa situação nesse caso.

Possibilidade 9: nós estamos completamente enganados sobre nossa realidade. Há muitas maneiras pelas quais nós podemos estar totalmente iludidos em tudo que pensamos. O universo pode parecer ser de um jeito e ser de outro completamente diferente, como um holograma. Ou talvez nós sejamos os alienígenas e fomos plantados aqui como um experimento. Há até mesmo a chance de que sejamos parte de uma simulação de computador de algum pesquisador de outro mundo, e outras formas de vida simplesmente não foram programadas na simulação.

Conclusão

Conforme continuamos em nossa possivelmente inútil busca por inteligência extraterrestre, eu não tenho certeza o que queremos encontrar. Francamente, tanto faz saber se estamos oficialmente sozinhos no universo ou se estamos oficialmente na companhia de outros, ambas são opções assustadoras. É um tema recorrente em todos os enredos surreais acima: qualquer que seja a verdade, ela é de enlouquecer.

Além de seu chocante ingrediente de ficção científica, o Paradoxo de Fermi também me deixa profundamente humilde. Não só lembra que sou microscópico e minha existência dura uns três segundos, algo que me vem à cabeça sempre que penso sobre o universo. O Paradoxo de Fermi traz à tona uma humildade mais mordaz, mais pessoal, do tipo que só acontece depois de passar horas de pesquisa ouvindo os mais renomados cientistas de nossa espécie apresentando as teorias mais insanas, mudando de ideia e contradizendo um ao outro freneticamente. Ele nos faz lembrar que as futuras gerações olharão para nós da mesma forma que nós olhamos para os antigos, que tinham certeza que as estrelas estavam sob o domo do céu; no futuro, lembrarão de nós dizendo “uau, eles não tinham ideia nenhuma do que estava acontecendo”.

E ainda temos mais outro golpe à autoestima com todo esse assunto de Civilizações Tipos II e III. Aqui na Terra, nós somos os reis de nosso pequeno castelo, comandando os rumos do planeta mais do que qualquer outra espécie. Nessa bolha, sem competição e sem ninguém para nos julgar, é raro que sejamos confrontados com a ideia de sermos uma espécie inferior a qualquer outra. Mas não somos nem uma Civilização Tipo I!

Dito isso, toda essa discussão é maravilhosa para mim. Sim, tenho minha perspectiva de que a humanidade é uma órfã solitária em uma pequena rocha no meio de um universo solitário. Mas as hipóteses apontam que provavelmente não somos tão espertos como pensamos. Além disso, muito do que temos certeza pode estar errado. Tudo isso me deixa esperançoso em conhecer e descobrir mais, nem que seja um pouquinho, porque existem muito mais coisas do que nós temos consciência.


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Foto inicial por Andreas Schönfeld

Aquecimento global antigo foi similar ao atual

Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/12/2014

Aquecimento global antigo foi similar ao atual

Testemunhos de sondagem revelam o que aconteceu na Terra durante o Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno.[Imagem: Bianca Maibauer/Universidade de Uath]

Notícias boas e ruins

A taxa de emissões de carbono que aqueceu o clima da Terra quase 56 milhões de anos atrás foi muito mais parecida com o aquecimento global verificado agora do que os cientistas calculavam.

Segundo Gabe Bowen e seus colegas da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, o aquecimento global do período Paleoceno-Eoceno envolveu dois “pulsos de carbono” lançados na atmosfera.

E os dois pulsos parecem ter acontecido por eventos “endógenos”, ou seja, de processos do próprio planeta, não envolvendo a queda de asteroides ou cometas.

As causas mais prováveis incluem o derretimento do gelo de metano aprisionado no fundo oceânico – os chamados clatratos – ou a liberação também de metano por um vulcanismo intenso.

Segundo a equipe, isto traz notícias boas e ruins. A boa notícia é que a Terra e a maioria das espécies vivas na época sobreviveu. A má notícia é que levou milênios para que a Terra voltasse ao nível climático anterior.

“Há uma observação positiva na medida que o mundo persistiu, ele não acabou em chamas, ele tem um mecanismo de autocorreção e voltou ao normal sozinho,” disse Bowen. “No entanto, neste caso levou quase 200 mil anos antes que as coisas voltassem ao normal.”

Clima diferente

Porém, Bowen ressalta que, naquela época, o clima global já era muito mais quente do que o atual – não havia, por exemplo, coberturas de gelo nos polos. “Assim, isso aconteceu em um campo de jogo diferente do que temos hoje,” afirmou.

Foi nesta época, por exemplo, que surgiu a maior parte dos mamíferos e que os oceanos adquiriram a acidez que apresentam hoje.

E as coisas parecem ter sido muito mais dramáticas: no chamado Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno as temperaturas subiram entre 5 e 8 graus Celsius – atualmente os ambientalistas lutam para limitar o aquecimento global a 2º C.

Aquele aquecimento parece ter sido gerado por duas liberações de carbono, com durações de até 1.500 anos, o que, segundo a equipe, descarta explicações anteriores do impacto de um asteroide ou cometa para justificar o evento.

Regulação natural e intromissão não natural

A equipe chegou a estas conclusões monitorando o registro geológico deixado em nódulos sedimentares de calcário e rochas carbonáticas no estado de Wyoming, nos EUA. Agora os dados precisarão ser confirmados mediante a análise de amostras de mesma idade recolhidas em outras partes do mundo.

Mas a capacidade de recuperação natural do planeta em uma época de mudanças muito mais dramáticas acentua o risco das manipulações climáticas defendidas pela geoengenharia – estudos apontam que essas manipulações podem transformar o aquecimento global em seca global e que, no final das contas, a geoengenharia pode amplificar os efeitos do aquecimento global.

Bibliografia:
Two massive, rapid releases of carbon during the onset of the Palaeocene-Eocene thermal maximum
Gabriel J. Bowen, Bianca J. Maibauer, Mary J. Kraus, Ursula Röhl, Thomas Westerhold, Amy Steimke, Philip D. Gingerich, Scott L. Wing, William C. Clyde
Nature Geoscience
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/ngeo2316

Pentagrafeno: Descoberta nova variante do carbono

Redação do Site Inovação Tecnológica – 06/02/2015

Pentagrafeno: Descoberta nova variante do carbono

A simulação computacional garante que é possível sintetizar uma camada de átomos de carbono com estruturas de cinco lados. [Imagem: Virginia Commonwealth University]

Pentagrafeno

Uma equipe internacional acaba de descobrir uma variante estrutural do grafeno, batizada por eles de pentagrafeno.

Trata-se de uma folha monoatômica de carbono puro que apresenta uma estrutura pentagonal (5 lados) – o grafeno possui uma estrutura hexagonal (6 lados).

“As três últimas formas de carbono que foram descobertas foram os fulerenos, os nanotubos e o grafeno. O pentagrafeno vai pertencer a esta categoria,” avalia Puru Jena, da Universidade da Virgínia, nos Estados Unidos, que fez a descoberta em conjunto com colegas do Japão e da China.

A equipe simulou em computador a síntese do alótropo do carbono formado apenas por hexágonos. Os resultados sugerem que o material poderá rivalizar com o grafeno, sendo mecanicamente estável, muito forte e termicamente estável até cerca de 1.000º C.

Melhor que o grafeno

A grande vantagem da nova forma de carbono é que o pentagrafeno parece ser semicondutor, considerada a grande deficiência do grafeno para sua aplicação na eletrônica.

Para aplicações estruturais – fibras ultrafortes, por exemplo – o pentagrafeno parece ser melhor, já que, se for esticado, ele se expande nos dois planos, enquanto o grafeno expande-se na direção em que é puxado mas se contrai na perpendicular.

O próximo passo será sintetizar o pentagrafeno na prática e ver se ele realmente se comporta como nas simulações de computador.

“Uma vez que você o fabrique, ele será muito estável. Então a questão se torna, Como fazê-lo? Em nosso artigo nós damos algumas ideias. Neste momento o projeto é teórico, é baseado em modelagem computacional, mas nós acreditamos muito fortemente nessas previsões,” disse Shunhong Zhang, dono do momento eureca da síntese do pentagrafeno.

“E, uma vez que você o tenha fabricado, ele abrirá um ramo totalmente novo na ciência do carbono. Carbono bidimensional feito completamente de pentágonos era totalmente desconhecido até agora,” finalizou ele.

Bibliografia:
Penta-graphene: A new carbon allotrope
Shunhong Zhang, Jian Zhou, Qian Wang, Xiaoshuang Chen, Yoshiyuki Kawazoe, Puru Jena
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Early Edition
DOI: 10.1073/pnas.1416591112

Espaço: Função de onde, a matemática que virou realidade …

Espaço

Função de onda: A matemática que virou realidade

Redação do Site Inovação Tecnológica – 13/02/2015

Função de onda é uma realidade objetiva

Procurando por uma realidade subjacente à função de onda – representada pela letra grega psi (Ψ).[Imagem: Martin Ringbauer/Benjamin Duffus]

Realidade objetiva

Em 2011, um trio de físicos publicou uma demonstração teórica que chocou não apenas seus colegas, mas também os filósofos da ciência.

Eles mostraram que a função de onda é uma entidade real, e não apenas uma ferramenta matemática.

A função de onda é uma descrição matemática de uma onda que descreve as partículas atômicas e subatômicas – lembre-se que as partículas nessa escala podem ser interpretadas como partículas ou como ondas.

Agora, uma equipe australiana fez um experimento que parece comprovar a realidade objetiva da função de onda, dando sustentação prática ao argumento teórico.

“Nossos resultados sugerem que, se existe uma realidade objetiva, a função de onda faz parte dessa realidade,” disse Martin Ringbauer, idealizador do experimento.

Isto tem inúmeras implicações não apenas para a física quântica, mas também para a própria interpretação da realidade.

Função de onda é uma realidade objetiva

E se vivermos em um Universo Holográfico e a realidade não for nada do que interpretamos que ela seja? [Imagem: Fermilab]

Interpretações da realidade

Há uma discussão entre os cientistas – uma discussão que já dura quase um século – sobre se existe uma descrição objetiva do mundo ou se a descrição que obtemos depende do observador.

Lembre-se, por exemplo, do gato de Schrodinger, que pode estar vivo e morto ao mesmo tempo, até que alguém abra a caixa, olhe para ele e decida seu destino. Isso corresponde a medir uma partícula quântica (o gato) para conhecer suas propriedades (vivo ou morto), o que causa o colapso da função de onda – ela é resolvida – dando então “realidade objetiva” à situação da partícula (ou do gato). Por outro lado, o gato pode já estar ou vivo ou morto e apenas ficamos sabendo sua situação quando abrimos a caixa.

Aqueles que sentem necessidade de uma descrição objetiva do mundo, independente do observador, ficam com a segunda opção, o que significa que a função de onda é meramente uma ferramenta matemática que expressa nossa ignorância da realidade, e só sabemos seu valor quando medimos o fenômeno – Einstein, por exemplo, que preferia essa chamada “interpretação sistêmica”, disse uma vez: “Você realmente acredita que a lua só existe quando olhamos para ela?”

Mas a lua talvez não seja um bom exemplo, porque, quando usaram fótons – estes sim, corpos sujeitos às leis da mecânica quântica – os pesquisadores australianos demonstraram que a função de onda é uma entidade real.

Usando fótons em quatro estados diferentes, e submetendo-os a medições muito precisas, eles descartaram a visão mais popular entre os físicos de que a descrição do gato como morto e vivo é apenas devido a uma falta de conhecimento sobre o seu estado real. Em vez disso, é um fato objetivo que será decidido pela medição, pela ação do observador.

Função de onda é uma realidade objetiva

O experimento pode não capturar influências escondidas além do espaço-tempo. [Imagem: Timothy Yeo/CQT/National University of Singapore]

Outras realidades

Ringbauer afirma que o resultado do experimento pode explicar por que não podemos descrever estados quânticos com certeza total, o que é uma característica central da mecânica quântica – descrita pelo Teorema da Incerteza de Heisenberg.

Segundo a equipe, conforme as técnicas de medições forem sendo aprimoradas ainda mais, os físicos vão ficar com duas interpretações possíveis da função de onda: ou a função de onda é completamente real, ou nada é real, não existindo nada como uma “realidade objetiva”.

De acordo com o grupo, optar pela interpretação sistêmica levaria a coisas que eles consideram “estranhas” como múltiplos mundos influenciando-se mutuamente ou o futuro influenciando o passado.

Mas talvez não seja o caso de se assustar com essas possibilidades, porque outros experimentos de fato já questionaram o tradicional esquema de causa e efeito e não faltam propostas para descrever multiversos interagindo uns com os outros.

De fato, talvez seja cedo demais para tomar qualquer uma das interpretações como definitiva.

Por exemplo, recentemente um experimento lançou dúvidas sobre a influência do observador e a Incerteza de Heisenberg. O experimento foi feito usando uma nova técnica chamada “medição fraca“, que não altera o estado da partícula que está sendo medida. Contudo, logo depois, a própria técnica de medição fraca foi posta em dúvida, com outros físicos alegando que tudo o que ela faz pode ser replicado pela mecânica clássica e, portanto, a medição fraca não mediria efeito quântico nenhum.

Além disso, podem existir fenômenos subjacentes à “realidade” medida pelo novo experimento que o próprio experimento não é capaz de detectar – por exemplo, influências escondidas além do espaço-tempo.

Bibliografia:
Measurements on the reality of the wavefunction
Martin Ringbauer, Benjamin Duffus, Cyril Branciard, Eric G. Cavalcanti, Andrew G. White, Alessandro Fedrizzi
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys3233
http://arxiv.org/abs/1412.6213

Nasce a evolução biológica

 

Por Salvador Nogueira

02/02/15 05:59

Mais um dos mistérios que cercam a origem da vida parece ter sido decifrado por um quarteto de cientistas na Alemanha. Eles basicamente descobriram como a evolução pode ter recebido o pontapé inicial da natureza, sem nenhuma ajuda externa.

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A vida pode ter começado aí, entre o oceano e a lava vulcânica. (Crédito: NOAA)

Talvez surpreenda, sobretudo para aqueles que se apegam a expressões “curinga” como “complexidade irredutível” para se esquivar do problema científico do surgimento da vida, o fato de a solução encontrada pelos pesquisadores — e testada em laboratório — ser de uma simplicidade franciscana.

Comece com microporos numa pedra aquecida, imersa em água. Nada diferente do que já se esperaria encontrar em rochas vulcânicas submersas nos oceanos da Terra, quatro bilhões de anos atrás. O único fator importante é que exista um gradiente de temperatura dentro do microporo — ou seja, que ele seja mais quente numa ponta e mais frio noutra. Algo que já aconteceria mesmo, naturalmente. Aí a “mágica” já está feita.

Os microporos assumem praticamente a função de protocélulas, promovendo a replicação de moléculas portadoras de informação genética, como RNA ou DNA. Com um detalhe adicional: o sistema favorece a replicação de moléculas cada vez mais longas, capazes de armazenar quantidade crescente de informações genéticas. Isso resolve um dos principais dilemas apresentados pelos estudos sobre a origem da vida: como isso pode ter acontecido se, ao serem deixadas ao sabor do mar aberto, as moléculas de DNA e RNA nunca cresceriam para ter sequências maiores, simplesmente porque é mais fácil replicar as moléculas curtas do que as compridas? O resultado mais esperado disso seria uma “seleção natural às avessas”, empurrando sempre na direção da redução da complexidade. A vida nunca apareceria desse jeito. Eis o problema.

Contudo, o esforço de Dieter Braun e seus colegas da Ludwig-Maximilians-Universität, em Munique, vira esse jogo espetacularmente. Como? A descrição completa saiu em artigo publicado na semana passada na revista “Nature Chemistry”. O trabalho mostra que o gradiente de temperatura, combinado a um processo chamado de convecção laminar, promove a entrada e saída de material dos poros e também encoraja o acúmulo e a multiplicação de DNA longo, desprezando as moléculas mais curtas. “Moléculas de 75 nucleotídeos sobrevivem, enquanto moléculas com a metade desse tamanho morrem, o que inverte o dilema da sobrevivência do mais curto”, escrevem os autores do trabalho.

Um sistema que empurra naturalmente as moléculas de DNA e RNA a ficarem maiores é a rota certeira para o surgimento da vida como a conhecemos. Afinal, quanto mais compridas as moléculas, mais sequências de letrinhas químicas (os chamados nucleotídeos) cabem nelas. Em suma, cabe mais informação genética, com preservação natural daquelas que, pelas mutações aleatórias que contêm, se replicam com mais facilidade e eficiência. Imagine esse processo avançando por muito, muito tempo, até que uma molécula tropece numa receita para produzir uma camada protetora ao seu redor. No interior dessa cápsula, a molécula genética complexa poderia finalmente deixar o microporo e ganhar o oceano, sem correr o risco de ser literalmente “diluída”. O resto, como dizem por aí, é história.

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A molécula de DNA não tem comprimento definido; quanto maior, mais informação cabe nele. (Crédito: NIH)

DESAFIOS PELA FRENTE
Por que esse trabalho não está sendo celebrado como a solução definitiva da origem da vida? Bem, porque ele de fato não é exatamente isso. Ele mostra o que pode ter sido a origem dos processos evolutivos, ainda puramente químicos, que antecederam as primeiras formas de vida. Mas faltam aí dois passos cruciais iniciais que antecedem essa etapa. Como se produzem as primeiras moléculas capazes de portar informação genética (RNA e DNA) e como elas primeiro “aprendem” a promover sua própria replicação? (No experimento, a replicação é promovida por uma proteína de origem biológica, que obviamente estava ausente na origem da vida.)

Essas são perguntas que ainda seguem sem solução. A síntese de RNA e DNA em um ambiente úmido permanece como um desafio porque a criação da molécula exige muitos passos químicos. Até aí, nada demais. O problema é que eles costumam ser perturbados pela água antes que cheguem ao seu desejado desfecho. A água desmancha os compostos antes que eles virem RNA ou DNA.

Alguns pesquisadores buscam chegar lá trabalhando em ambientes desérticos (talvez até em outros planetas). Outros procuram soluções ainda oceânicas, mostrando que reações hoje típicas de metabolismo biológico (que incluem as que são capazes de sintetizar coisas como RNA ou DNA) poderiam ser impulsionadas a partir de química mais simples. Se você seguir os links acima, verá que eles estão bem perto, mas ainda não chegaram exatamente lá.

Uma vez que se produzem as moléculas portadoras de informação, sobretudo no caso do RNA, a auto-replicação já é um problema mais bem encaminhado. Sabemos que o RNA é uma molécula versátil, que pode não só codificar informação como promover sua própria cópia, sem a necessidade de proteínas adicionais. Ele seria o ponto de partida para a evolução biológica, como a entendemos hoje.

No frigir dos ovos, o que os resultados já sugerem é que as barreiras remanescentes não são intransponíveis. Pouco a pouco, cada um dos passos envolvidos na origem da vida é recriado em laboratório, conforme as técnicas e a compreensão dos problemas evoluem. E tudo leva a crer que nenhuma condição extraordinária foi necessária para a aparição de formas de vida. Muito pelo contrário. O que os experimentos mostram é que tudo pode ter sido bem simples. Uma pequena variação de temperatura, a presença de ferro diluído no oceano e outras coisas assim, nada complicadas ou incomuns. O único requerimento realmente crítico para cobrir todas as etapas do processo sem ajuda artificial é o tempo — alguns milhões de anos, para ser preciso. Por isso não devemos esperar que os pesquisadores consigam, num único experimento, partir de química simples e terminar com um ser vivo. Mas eles já conseguem reencenar as diversas etapas cruciais separadamente. Falta muito pouco para entendermos a coisa toda. Estamos quase lá.

Há 56 milhões de anos, uma intensificação no nível de carbono causou elevação na temperatura do planeta

Ponto de ebulição

Fonte: NATIONAL GEOGRAPHIC BRASIL   |   Por: Robert Kunzig

       

Foto: Ira Block


                Faixas avermelhadas de ferrugem na região de Bighorn

Na árida região de Bighorn, faixas avermelhadas de ferrugem em solo oxidado assinalam o abrupto aquecimento ocorrido há 56 milhões de anos, que secou os pântanos que abrigavam répteis parecidos com o aligátor do Okefenokee da foto.

« Outubro de 2011 – Edição 139

A Terra já passou por isso antes. Não por este estado febril de âmbito planetário, pois o mundo era bem diferente da última vez, 56 milhões de anos atrás. O Atlântico ainda não estava todo formado, e os animais, incluindo os nossos ancestrais primatas, podiam ir por terra firme da Ásia, cruzando a Europa e a Groenlândia, até a América do Norte. Pelo caminho, não teriam encontrado nem uma única partícula de gelo. Além disso, mesmo antes dos eventos de que estamos falando, a Terra já era bem mais quente que agora. Quando a época paleocena foi dando lugar à eocena, contudo, as temperaturas subiram de modo brusco e acelerado.

A causa foi uma maciça e repentina, em termos geológicos, liberação de carbono. Não se sabe a quantidade de carbono introduzida na atmosfera durante o Evento Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno (PETM, na sigla em inglês), como os cientistas denominam esse período febril. No entanto, estima-se que tenha sido a mesma quantidade que seria lançada se queimássemos hoje todas as reservas de carvão, petróleo e gás natural do planeta. O PETM durou mais de 150 mil anos até que o excesso de carbono fosse reabsorvido. Provocou secas, inundações, pragas de insetos e extinções de espécies. A fauna terrestre sobreviveu – na verdade, prosperou –, mas tornou-se diferente. As consequências evolucionárias desse auge do carbono podem ser vistas ainda ao nosso redor – elas também nos incluem. E estamos prestes a repetir esse experimento.

“O PETM é um modelo para o que temos diante de nós, do que estamos fazendo ao brincar com a atmosfera”, diz o paleontólogo Philip Gingerich, especialista em vertebrados da Universidade de Michigan. “É a ideia de desencadear um processo que foge ao controle e depois requer 100 mil anos para recuperar o equilíbrio.”

Gingerich e outros cientistas constataram a mudança evolucionária no fim do Paleoceno bem antes de sua causa ser atribuída ao carbono. Há quatro décadas Gingerich busca fósseis desse período na bacia Bighorn, um árido planalto que se estende por 160 quilômetros a leste do Parque Nacional de Yellowstone, no norte do estado americano do Wyoming. A maioria das escavações foi feita nas encostas de uma meseta comprida e estreita, denominada Polecat. O cientista é dono de um sítio do qual dá para avistar a elevação.

Em uma tarde de verão, Gingerich e eu vamos em sua caminhonete Suburban azul-celeste, modelo 1978, por uma estradinha de terra até o topo da meseta, e depois seguimos rumo a sua extremidade sul, de onde se descortina uma bela vista das plantações irrigadas e dos poços de petróleo dispersos ao redor. Durante as eras glaciais mais recentes, explica ele, a Polecat era o leito do rio Shoshone, que a recobriu de calhaus arredondados. Em algum momento, o rio desviou-se para leste e começou a abrir caminho para baixo através dos sedimentos mais macios e antigos que haviam preenchido a bacia Bighorn. Ao longo dos milênios, as vertentes da meseta foram esculpidas por ventanias no inverno e chuvas no verão, adquirindo uma aparência agreste e deixando expostas diversas camadas de sedimentos. E os sedimentos da época do PETM podem ser vistos bem na extremidade sul da formação.

É ali que Gingerich recolheu indícios documentais de um grande surto entre os mamíferos. À meia altura da encosta, uma faixa de sedimentos avermelhados, com 30 metros de espessura, acompanha as dobras e reentrâncias e destaca-se com nitidez. Nessa faixa, Gingerich encontrou fósseis dos mais antigos mamíferos perissodátilos (com dedos ímpares nos cascos), artiodátilos (com dedos pares) e legítimos primatas: em outras palavras, os primeiros exemplares das ordens que hoje incluem, respectivamente, cavalos, bois e seres humanos. Desde então, fósseis semelhantes foram achados na Ásia e na Europa. Eles são encontrados por toda parte, como se tivessem surgido do nada. Nove milhões de anos depois de um asteroide se chocar contra a península de Yucatán, desencadeando o cataclismo que aniquilou os dinossauros, a Terra parece ter sido sacudida por outra mudança global.

No decorrer das primeiras duas décadas em que Gingerich se dedicou a registrar a transição do Paleoceno ao Eoceno, a maioria dos cientistas considerava o período uma transição em que um conjunto de fósseis deu lugar a outro. Essa concepção começou a mudar em 1991, quando dois oceanógrafos, James Kennett e Lowell Stott, analisaram isótopos de carbono – átomos de carbono diferenciados – em um núcleo de sedimento extraído do fundo do Atlântico nas proximidades da Antártica. Bem na divisa entre o Paleoceno e o Eoceno, uma dramática mudança na proporção dos isótopos presentes em fósseis de organismos unicelulares conhecidos como foraminíferos indicava que uma enorme quantidade de carbono “novo” havia inundado os oceanos durante um breve período de poucos séculos. Esse carbono teria se difundido pela atmosfera, o que, sob a forma de gás carbônico, impediria a dispersão do calor solar e aqueceria o planeta. Os isótopos de carbono nos foraminíferos sugerem que o oceano todo ficou mais quente, da superfície até o leito marinho.

No princípio dos anos 1990, os mesmos sinais de convulsão planetária começaram a ser localizados na meseta Polecat. Dois jovens cientistas, Paul Koch e James Zachos, coletaram amostras de alguns centímetros de solo rico em carbonatos em cada uma das camadas sedimentares. Também recolheram dentes de um mamífero primitivo, o Phenacodus. Quando analisaram as proporções de isótopos nas amostras de solo e no esmalte dos dentes, constataram o mesmo surto de carbono indicado nos foraminíferos. Com isso, começou a ficar evidente que o PETM fora um episódio de aquecimento global que havia afetado não só obscuros organismos marinhos como animais terrestres de maior porte. Os cientistas concluíram então que poderiam usar a elevação no teor de carbono – a marca indubitável do acúmulo de gases de efeito estufa – para identificar o PETM em rochas do mundo todo.

Mas de onde saiu aquele carbono? Sabemos a fonte do excesso que está sendo lançado agora mesmo na atmosfera: nós mesmos. Porém, não havia nenhum ser humano há 56 milhões de anos – muito menos carros e usinas termelétricas. O mais provável é que tenha havido mais de uma origem. No fim do Paleoceno, a Europa e a Groenlândia estavam se separando e abrindo espaço para o Atlântico Norte, o que resultou em maciças erupções vulcânicas que poderiam ter gerado CO2 dos sedimentos orgânicos no fundo do mar – embora sem a rapidez necessária para explicar os picos de isótopos. Incêndios podem ter consumido os depósitos de turfa durante o Paleoceno, mas a fuligem resultante dessa combustão ainda não apareceu nos sedimentos. Um cometa chocando-se contra rochas carbonatadas também poderia ter liberado muito carbono.

Segundo a hipótese mais antiga, e até hoje a mais aceita, muito desse carbono veio de imensos depósitos de hidrato de metano, um composto peculiar e parecido com gelo, que consiste em moléculas de água que formam uma gaiola em torno de uma única molécula de metano. Os hidratos são estáveis apenas em uma estreita faixa de temperatura baixa e pressão alta – hoje existem grandes depósitos sob a tundra ártica e o leito oceânico, nas vertentes entre as plataformas continentais e as profundas planícies abissais. Durante o PETM, um aquecimento inicial ocorrido em alguma parte – talvez por atividade vulcânica, talvez por pequenas oscilações na órbita terrestre que expuseram mais certas regiões aos raios solares – poderia ter derretido os hidratos e permitido que as moléculas de metano escapassem de suas gaiolas e chegassem à atmosfera.

Tal hipótese é alarmante. O metano disperso na atmosfera provoca o aquecimento do planeta em uma proporção 20 vezes maior, por molécula, que o dióxido de carbono. Depois de uma ou duas décadas, ele passa por um processo de oxidação e vira CO2, que continua aquecendo ainda por muito tempo. É esse tipo de cenário que poderia ocorrer agora: o aquecimento causado pela queima de combustíveis fósseis tende a desencadear uma liberação descontrolada do metano armazenado no mar e no gelo setentrional.

Com base em seus dados, Koch e Zachos concluíram que o PETM fez com que a temperatura média anual na bacia Bighorn aumentasse por volta de 5ºC. Isso é mais que todo o aquecimento ali registrado desde a última Era Glacial. Mas é menos que as previsões para os séculos vindouros caso prossiga inalterada a queima de combustíveis fósseis pelos seres humanos. Tais simulações também anunciam alterações significativas no regime das chuvas ao redor do mundo, já neste século, e, sobretudo, em regiões subtropicais. No entanto, como verificar a exatidão desses modelos? “Não podemos esperar 100 ou 200 anos para ver o que aconteceu”, diz o geólogo sueco Birger Schmitz. “Por isso temos de entender o PETM. Ali é possível ver o resultado.”

E o que aconteceu na bacia Bighorn foi um rearranjo completo das formas de vida. O paleobotânico Scott Wing, do Museu Nacional de História Natural do Instituto Smithsonian, vem coletando folhas fossilizadas em Bighorn há 36 verões. “Procurei durante dez anos por um depósito de fósseis como este”, conta Wing. Estamos sentados em uma encosta entre Ten Sleep e Worland, a oeste dos montes Bighorn, martelando rochas em uma trincheira aberta pelos assistentes de Wing. Em escarpas mais distantes consigo ver as faixas avermelhadas, entremeadas de cinza e amarelo, que identificam a camada como sendo da época do PETM. Nos silêncios da conversa, o único som é a música dos martelos – golpes abafados e ressonantes como de um diapasão. Basta bater as pedras com persistência e elas se abrem ao longo de um plano que separa duas camadas de argila, e às vezes ali se vê uma folha tão bem preservada que, com a ajuda da lupa de Wing, é possível distinguir até mesmo as trilhas abertas por insetos esfomeados há 56 milhões de anos.

Os fósseis que Wing havia coletado mostravam que, antes e depois do aquecimento, a bacia Bighorn estava coberta por uma densa floresta de bétulas, plátanos, metassequoias, palmeiras e árvores similares a magnólias. O solo devia ser macio, e algumas áreas, pantanosas. No Paleoceno e no Eoceno, a bacia Bighorn era parecida com o atual norte da Flórida.

No entanto, Wing descobriu que, no ápice do PETM, essa paisagem se transformou. Ela se tornou mais rala e árida, como as florestas da América Central. À medida que o planeta ficava mais quente, espécies vegetais migraram para a bacia, vindas do sul e da costa do golfo a mais de 1,5 mil quilômetros. Muitas eram leguminosas. E outras haviam sido infestadas por insetos.

Das centenas de folhas fossilizadas examinadas por Wing e por sua colega Ellen Currano, quase 60% das folhas apresentam orifícios ou canais sinuosos abertos pela mastigação de insetos. O calor pode ter acelerado o metabolismo deles, fazendo com que comessem e se reproduzissem mais. Ou talvez o dióxido de carbono adicional tenha transformado as plantas (quando se introduz CO2 em estufas, os vegetais crescem mais, mas seu conteúdo proteico é menor, tornando as folhas menos nutritivas). O mesmo pode ter ocorrido na estufa global do PETM – os insetos tiveram de comer muitas folhas para sobreviver.

Além disso, as folhas mastigadas por insetos do PETM eram menores que suas ancestrais do Paleoceno, e o motivo é que, segundo Wing, as precipitações haviam diminuído em 40%. (Quando há escassez de água, as plantas compensam essa falta com o encolhimento das folhas.) A queda nas precipitações também fez com que o solo secasse, e o ferro nele presente se oxidasse e adquirisse um tom de ferrugem. Tais solos ressecados de acordo com a estação viraram as faixas largas que hoje formam as listras nas encostas. Então, no auge do PETM, os leitos avermelhados desapareceram – não porque o clima em geral ficasse mais úmido, mas devido à concentração maior das chuvas. Os rios da bacia transbordavam sempre e inundavam as áreas próximas, carregando o solo antes que pudesse se consolidar.

Enquanto as árvores de leguminosas floresciam na bacia Bighorn, em todos os oceanos proliferava o Apectodinium. Essa espécie é uma forma extinta dos dinoflagelados – um grupo de plânctons unicelulares, alguns dos quais hoje dão origem a proliferações tóxicas conhecidas como marés vermelhas. No inverno, os Apectodinium se recolhiam em cistos rígidos que afundavam até o leito do mar. Na primavera seguinte, uma aba em cada cisto se abria como alçapão. Os organismos unicelulares então se arrastavam para fora e subiam à superfície, deixando para trás os cistos vazios que, 56 milhões de anos depois, seriam identificados por Henk Brinkhuis, da Universidade de Utrecht, e seu colega Appy Sluijs em amostras de sedimentos – as abas abertas sendo as únicas pistas para a história de uma forma de vida quase alienígena.

No período anterior ao PETM, Brinkhuis e Sluijs só encontraram o Apectodinium em regiões subtropicais. Mas, nos sedimentos da época do PETM, esses organismos estão em todo o mundo – uma confirmação de que todos os oceanos estavam mais quentes. No Paleoceno, a temperatura da água durante o verão no oceano Ártico já estava em torno dos 18ºC; durante o PETM, ela subiu para cerca de 23ºC. Nadar ali seria como nadar no Caribe. Hoje, a água nas profundezas mantém-se pouco acima do ponto de congelamento; no PETM, ela estava entre 13ºC e 19ºC.

À medida que os oceanos absorviam o dióxido de carbono que aquecia o planeta, a água deles foi se tornando mais ácida. Isso se comprova em sedimentos coletados nas profundezas oceânicas, nos quais o PETM é tão evidente quanto as listras nas encostas da bacia Bighorn. No decorrer do PETM, o oceano acidificado acabou dissolvendo o carbonato de cálcio. A acidificação dos oceanos leva à extinção de miríades de formas de vida, dissolvendo conchas, mariscos e foraminídeos – o cenário que tantos cientistas anunciam para o século 21. No entanto, o PETM é ainda mais desconcertante. Embora os recifes de coral no oceano Tétis, um ancestral do mar Mediterrâneo que atravessava o Oriente Médio, pareçam ter seu impacto, a única extinção em massa comprovada do PETM é inesperada: ela eliminou metade das espécies de foraminídeos que vivia no fundo lodoso dos mares. Eram cosmopolitas, adaptadas a ampla variedade de condições, capazes, portanto, de superar qualquer obstáculo.

Em função do nível de acidificação nos oceanos, James Zachos e seus colegas estimam que logo de início cerca de 3 trilhões de toneladas de carbono foram lançadas de uma só vez na atmosfera e, em seguida, mais 1,5 trilhão de toneladas foram sendo liberadas pouco a pouco. O total de 4,5 trilhões de toneladas é mais ou menos todo o carbono que hoje se avalia haver nas reservas de combustíveis fósseis; e os 3 trilhões iniciais equivalem a três séculos de emissões humanas, mantidos os níveis atuais. Embora os dados não sejam conclusivos, a maioria dos pesquisadores supõe que a liberação do PETM tenha sido mais demorada, estendendo-se por milhares de anos.

Seja qual for a rapidez com que se difundiu o carbono, seria necessário um tempo bem maior para que fosse removido pelos processos geológicos. Enquanto os carbonatos no fundo do mar se dissolviam, contrabalançando a acidificação, o oceano continuou a absorver mais CO2, e, depois de alguns séculos ou milênios após o evento inicial, por fim o auge do gás carbônico atmosférico ficou para trás. Entretanto, o CO2 estava se dissolvendo nas gotas de chuva, as quais lixiviavam o cálcio das rochas e o levavam ao mar, no qual se combinava com os íons de carbonato, resultando em mais carbonato de cálcio. Esse processo erosivo acontece o tempo todo, mas foi acelerado durante o PETM, pois o clima estava mais quente, e as chuvas, mais ácidas. Pouco a pouco as águas removeram da atmosfera o CO2 adicional, que acabou em formações calcárias no fundo do mar. E o clima aos poucos voltou a seu estado anterior. “É o que vem ocorrendo hoje com os combustíveis fósseis”, diz Zachos. “Aquilo que levou milhões de anos para se acumular nós estamos, em termos geológicos, liberando de uma só vez. No fim, o sistema acaba por reabsorver o excesso nas rochas, mas vai levar centenas de milhares de anos.”

Matt Huber, um especialista em simulações climáticas, arriscou-se a prever o que aconteceria se os seres humanos decidissem consumir todas as reservas de combustíveis fósseis. Os resultados que obtém são infernais. No que considera como o seu “palpite mais favorável de um cenário ruim” (para ele, o pior cenário de todos é o de “conflagração global”), o clima de regiões agora habitadas por metade da população humana se tornaria quase insuportável. Em grande parte da China, da Índia, do sul da Europa e dos Estados Unidos, as temperaturas chegariam no verão a médias de 37ºC, de dia e de noite, ano após ano.

Os climatologistas não costumam mencionar essas previsões sinistras de longo prazo, argumenta Huber, em parte porque estão sempre sendo acusados pelos céticos de alarmismo e de extrapolar dados científicos incertos. “O que acabamos fazendo é nos censurar”, comenta. “Toda vez em que topamos com algo muito preocupante, tendemos a dar um desconto. Mas, nesse caso, mesmo a posição equilibrada é, na verdade, bem pior do que as pessoas imaginam.”

Por fim, decreta: “Se continuarmos no caminho atual, não resta dúvida. Vamos acabar voltando ao Eoceno. E já sabemos como vai ser.”

No PETM, o calor fez com que espécies tropicais migrassem para os polos. Animais e vegetais podiam transpor pontes de terra entre todos os continentes e se miscigenar. Animais ungulados corredores, os ancestrais dos cavalos e dos cervos, chegaram à bacia Bighorn. Um pouco mais tarde, talvez devido ao fato de o clima ter ficado mais úmido, e a cobertura florestal avançado sobre os campos propícios a esses animais, surgiram os primatas verdadeiros.

Os seres humanos, e todos os outros primatas, descendem de um primata do PETM – assim como os perissodátilos, entre eles cavalos e rinocerontes, descendem de outro ancestral do PETM, e os ruminantes artiodátilos, como cervos, bois, camelos e ovelhas, de um terceiro ancestral da mesma época. As espécies que apareceram de repente na bacia Bighorn podem ter migrado da Ásia, onde foram achados espécimes fósseis mais antigos que os de Bighorn. Essas espécies asiáticas, por sua vez, descendem de ancestrais que remontam ainda antes, no Paleoceno. Mas até agora não se achou nenhum fóssil do Paleoceno que pudesse ser reconhecido como sendo algum primata ou equídeo.

Durante o próprio PETM, ocorreu algo estranho com os mamíferos: eles encolheram. Na bacia Bighorn, os cavalos eram tão pequenos quanto gatos siameses, mas, à medida que o carbono foi sendo eliminado da atmosfera, eles voltaram a crescer. Não se sabe ainda se isso aconteceu devido ao calor ou ao próprio CO2. Mas o que isso mostra, diz Philip Gingerich, é que os animais podem evoluir rapidamente em função de mudanças ambientais. Quando ele foi pela primeira vez a Bighorn, quatro décadas atrás, era para saber como haviam surgido os cavalos e os primatas. Hoje o cientista está convencido de que esse dois grupos, assim como os artiodátilos, surgiram no PETM – ou seja, que essas três ordens de mamíferos modernos adquiriram as características próprias naquela época, em um surto evolutivo desencadeado pelo repentino aumento de CO2 na atmosfera.

Depois de 56 milhões de anos, os primatas, que tinham o tamanho de camundongos ou coelhos, agora dominam a cadeia alimentar. Eles domesticaram os outros descendentes do PETM – cavalos, bois, porcos, ovelhas – e se dispersaram por todo o planeta. Avançaram além do cultivo da terra e estabeleceram um modo de vida que, embora variado, depende demais de combustíveis fósseis. Enquanto Gingerich e eu sacolejamos em sua caminhonete no topo da meseta Polecat, avistamos as bombas de extração de petróleo subindo e descendo sem parar, trazendo o petróleo do Cretáceo para a superfície, como ocorre em toda a bacia Bighorn.

Desde o século 18, a queima de combustíveis fósseis já lançou na atmosfera mais de 300 bilhões de toneladas de carbono – provavelmente menos de um décimo das reservas existentes ou do que foi liberado por ocasião do PETM. Esse evento não nos diz o que vai acontecer com a vida no planeta se decidirmos esgotar essas reservas. (Em 2010, as emissões globais de carbono atingiram novo recorde.) Talvez ocorra um surto de inovação evolutiva como aquele que deu origem aos primatas dos quais descendemos. Ou talvez desta vez, com todas as outras pressões sobre as espécies, aconteçam extinções maciças. O que o PETM faz é apenas fornecer contexto mais amplo para as nossas escolhas. Daqui a dezenas de milhões de anos, seja qual for o destino da humanidade, todo o padrão de vida na Terra pode ser radicalmente diverso daquilo que poderia ter sido – apenas em função do tipo de energia que adotamos durante alguns séculos.

Carta Aberta sobre a crise hídrica.

Cientistas lançam carta aberta sobre crise hídrica no Sudeste

Suzana Camargo – 16/12/2014 às 17:52

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Grandes nomes das mais diversas áreas da ciência brasileira divulgaram hoje (16/10) o documento “Carta de São Paulo”, que faz uma séria e minuciosa análise da grave crise hídrica que atinge o Sudeste do Brasil. Os cientistas que assinam a carta sugerem ainda um plano estratégico para que a região possa gerir de forma mais eficiente e sustentável seus recursos hídricos.

O documento, que foi publicado com o aval da Academia Brasileira de Ciências (ABC), teve como signatários Carlos Nobre, climatologista do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, José Marengo, pesquisador do INPE, Eduardo Assad, engenheiro agrícola, entre outros. A coordenação geral da iniciativa foi do biólogo e oceanógrafo José Tundisi e contou com a contribuição de promotores do Ministério Público do Estado de São Paulo e outros acadêmicos.

No texto divulgado, os cientistas afirmam que há uma ameaça real à segurança hídrica no Sudeste – especialmente para a região metropolitana de São Paulo. O problema não é pontual e está sendo agravado pelas mudanças climáticas que atingem o planeta como um todo. De acordo com a “Carta de São Paulo”, a escassez de água no estado paulista já compromete a economia, saúde pública e produção de alimentos e energia.

Outra constatação apontada pelo grupo é que a poluição do ar, água e solo agravam ainda mais a atual crise. Segundo dados obtidos com o Ministério da Saúde e IBGE, houve maior investimento nos últimos anos na implantação de redes elétricas e de telefonia do que na ampliação da redes coletoras de esgotos (diferenças de mais de 30%).

A “Carta de São Paulo” sugere uma série de recomendações e ações a serem tomadas pelas autoridades municipais, estaduais e federais:

– Modificações imediatas no sistema de governança de recursos hídricos;
– Implementação de planos de contingência;
– Drástica redução do consumo de água e outras medidas emergenciais para 2015;
– Investimento imediato em medidas de longo prazo;
– Projetos de saneamento básico e tratamento de esgotos em nível nacional, estadual e municipal;
– Monitoramento de quantidade e qualidade da água;
– Proteção, conservação e recuperação da biodiversidade;
– Reconhecimento público e conscientização social da amplitude da crise;
– Ações de divulgação e informação de amplo espectro e
– Capacitação de gestores com visão sistêmica e interdisciplinar

Você pode ler a “Carta de São Paulo” na íntegra neste link.

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Foto: Fernanda Carvalho/Fotos Públicas

Água no cometa !!!! Faz mal ?

O mistério da água

A descoberta de que a água do cometa 67P, orbitado pela sonda Rosetta, é bem diferente da existente na Terra enfraqueceu a teoria de que o líquido do nosso planeta tem origem extraterrestre. Ao site de VEJA, astrofísicos e químicos explicam o que aconteceria se alguém bebesse a água do cometa, quais são os tipos de água existentes na natureza e qual pode ser, afinal, a origem desse elemento essencial à vida

Juliana Santos e Rita Loiola

  • Imagem do cometa 67P feita por Philae durante a descida, a 3 quilômetros da superfície

    ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR

  • A câmera OSIRIS, da Rosetta, captura o trageto do módulo Philae após a separação

    ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

  • Primeira imagem enviada por Philae à Terra, mostra parte da sonda Rosetta, apenas 50 segundos após a separação

    ESA/Rosetta/Philae/CIVA

  • Imagem divulgada pela ESA no twitter da missão Rosetta

    ESA/Rosetta/Divulgação

  • Detalhe da superfície do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. A imagem, do dia 6 de agosto, foi feita pela sonda Rosetta a 130 quilômetros de distância

    ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

  • Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko a 285 quilômetros de distância, no dia 3 de agosto

    ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

  • Cometa 67/P Churyumov-Gerasimenko

    ESA/Rosetta/NAVCAM

  • Cometa 67/P Churyumov-Gerasimenko

    ESA/Rosetta/NAVCAM

  • Cometa 67/P Churyumov-Gerasimenko

    ESA/Rosetta/NAVCAM

  • O cometa no dia 2 de agosto, a 550 quilômetros

    ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

  • Sonda Rosetta

    ESA/Atg Medialab

  • Sonda Rosetta

    ESA/Atg Medialab

  • Cometa 67P Churyumov-Gerasimenko e a sonda Rosetta

    ESA

  • Perspectiva artística da sonda Rosetta

    ESA/AFP

  • Sonda Rosetta

    Divulgação

  • Perspectiva artística com Marte ao fundo

    ESA/AFP

  • Sonda Rosetta com o planeta Terra ao fundo

    ESA/AFP

  • Perspectiva artística da sonda Rosetta

    ESA/AFP

Imagem do cometa 67P feita por Philae durante a descida, a 3 quilômetros da superfície

Imagem do cometa 67P feita por Philae durante a descida, a 3 quilômetros da superfície – ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR/Divulgação

No século VI a.C., o filósofo grego Tales de Mileto afirmava que a água “está na origem de todas as coisas”. Mas foi somente no século XVIII que Lavoisier desvendou a composição desse elemento: duas partes de hidrogênio para uma de oxigênio. A química como conhecemos hoje, com a tabela periódica e a descoberta do átomo, só se desenvolveu depois da segunda metade do século XIX. Desde então, cientistas decodificaram as propriedades da água e seu papel essencial para a existência de vida. A origem desse líquido, no entanto, ainda é uma incógnita para a ciência.
Pelas crateras na Lua, os cientistas sabem que nosso planeta foi intensamente bombardeado por corpos menores há 3,8 bilhões de anos, 800 milhões de anos após sua formação. Como a Terra era provavelmente muito quente no início, uma das teorias é de a água tenha sido trazida pela colisão de pequenos corpos celestes. A dúvida é quais foram esses corpos: cometas ou asteroides?

Os cometas, formados por 80% de água, eram a aposta preferida dos astrônomos. Já os asteroides pareciam candidatos menos prováveis, uma vez que são essencialmente rochosos, embora possuam água congelada, hidrogênio e oxigênio.
Uma das principais razões pelas quais a sonda Rosetta foi enviada em uma cinematográfica missão ao cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko era verificar se a água desse corpo celeste era a mesma da Terra. Um resultado positivo reforçaria a teoria de que a água foi trazida até aqui pelos cometas. A teoria, no entanto, perdeu força na última quarta-feira, quando um estudo publicado na revista Science mostrou que a água do 67P é diferente da existente no planeta azul.

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Composição da água — Toda molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, a H2O como conhecemos, mas a composição química desses átomos pode variar. O hidrogênio comum, mais abundante na Terra, é formado por apenas um próton, com duas variações, chamadas de isótopos (átomos de um mesmo elemento químico que diferem em massa). Uma delas, o deutério, possui um próton e um nêutron, e a outra, mais rara, possui um próton e dois nêutrons e é conhecida como trítio.
O mesmo acontece com o oxigênio. O mais comum, chamado oxigênio 16, tem oito prótons e oito nêutrons, mas existem também o oxigênio 17 (com nove nêutrons) e o oxigênio 18 (com dez nêutrons). Todos eles podem se combinar em 18 composições químicas diferentes para a água, que existem misturadas na Terra. “Quando tomamos um copo de água, estamos tomando cada uma dessas misturas de isótopos”, diz Fabio Rodrigues, professor do Instituto de Química e coordenador de química do Laboratório de Astrobiologia da Universidade de São Paulo (USP).
Para determinar se a água de um corpo celeste é ou não parecida com a do nosso planeta, os cientistas usam como base o deutério. Ele é um bom marcador porque sua quantidade permanece estável mesmo ao longo de bilhões de anos. Assim como se fazem testes de carbono 14 para determinar a idade de um fóssil, analisa-se o deutério para saber de onde a água da Terra pode ter vindo.
Deutério — Medições do instrumento Rosina, da sonda Rosetta, composto por dois espectrômetros de massa e um sensor de pressão, mostraram que a H2O do cometa possui três vezes a quantidade de deutério da água da Terra.

Os cientistas estimam que a água do nosso planeta contenha 0,017% de deutério. No 67P, esse valor é de 0,053%. A diferença é grande o suficiente para que os pesquisadores tenham certeza de que os líquidos não têm a mesma origem, mas pequena para que pudesse fazer mal a um humano essa água fosse consumida. “Se, por exemplo, esse cometa caísse no reservatório Cantareira, em São Paulo, sua água poderia ser consumida, pois a quantidade de deutério é ínfima para alterar as propriedades da nossa água”, afirma Eduardo Janot Pacheco, coordenador geral do Laboratório de Astrobiologia da Universidade de São Paulo.
O problema é que outras substâncias foram encontradas no 67P. “A água poderia ser consumida do ponto de vista do deutério. Você nem sentiria gosto algum, porque deutério e hidrogênio são quimicamente idênticos, com apenas um nêutron a mais no primeiro. No entanto, o cometa contém cianeto, amônia e outros elementos não saudáveis. Então, pode não ser uma boa ideia beber essa água ou refrescar o seu drink com suas pedrinhas de gelo”, diz Kathrin Altwegg, pesquisadora da Universidade de Berna, na Suíça, e principal autora do estudo publicado na Science.

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Em laboratório, é possível fazer água em que todos os hidrogênios sejam do tipo deutério. Trata-se da chamada água pesada, usada em reatores nucleares. Ainda assim, para nos fazer mal, ela teria que ser ingerida em grande quantidade. “Para a água composta apenas com deutério prejudicar o organismo, uma pessoa de 70 quilos precisaria ingerir de 13 e 26 litros desse líquido, de modo que intoxicasse de 25% a 50% da água do organismo”, explica Fabio Rodrigues.
Outros cometas — O 67P não foi o primeiro cometa a ter sua água analisada. Outras duas “famílias” de cometas, as da Nuvem de Oort, mais distantes do Sol, e da família de Júpiter, mais próximas do astro, também foram estudadas pelos cientistas. Os corpos celestes da Nuvem de Oort mostraram uma quantidade de deutério muito alta. Na família de Júpiter, o Hartley 2 possui água semelhante à da Terra na quantidade de deutério. Curiosamente, a água do 67P, que também faz parte dessa família, revelou-se mais parecida com os cometas da Nuvem de Oort.
“Seriam necessários diversos milhões de cometas para trazer água para a Terra, e é pouco provável que a média de deutério dos cometas da família de Júpiter seja parecida com a do nosso planeta, a não ser que o 67P seja uma exceção e todos os outros tenham água parecida com a nossa”, afima Kathrin Altwegg.
Agora, a missão dos cientistas é investigar se a água veio de um asteroide. Há uma semana, a agência espacial japonesa, Jaxa, lançou a sonda Hayabusa 2, que percorrerá 300 milhões de quilômetros para chegar, em 2018, ao asteroide 1999 JU3, com objetivo de recolher amostras dele. Paralelamente, a Nasa planeja para o ano que vem o lançamento da OSIRIS-REX, com destino ao asteroide Bennu, para coletar amostras em 2019.

Se a teoria do asteroide não se confirmar, ganharia corpo uma terceira hipótese: de que a água teria se originado na formação da Terra. Nosso sistema planetário se formou a partir de uma imensa nuvem de gás e poeira cósmica, que produziu estrelas, planetas, asteroides, cometas e outros corpos celestes. “Pode ser que nesse gás primordial a água já estivesse presente e, por isso, ela aparece também em vários outros planetas do Sistema Solar. O mais provável é que uma mistura dessas três teorias indique a fonte da água terrestre. O planeta foi formado com água e também bombardeado por cometas e asteroides”, afirma Eduardo Janot Pacheco. “Hoje se sabe que todas as reações que criaram a vida ocorreram na água. Mas até hoje sua origem é um mistério para a ciência.”

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