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Nova sonda em Marte vai fazer uma espécie de ‘ultrassom’ do planeta

Os sete meses de espera finalmente estão chegado ao fim! No final da tarde hoje a sonda Insight da agência espacial americana NASA vai iniciar seus procedimentos para pousar em Marte e o leitor incauto pode se perguntar: mas de novo?

Pois é, de novo Marte, mas desta vez a ideia é um pouco diferente. Ao invés de observar as coisas acontecendo da superfície marciana para cima, por assim dizer, a InSight vai “olhar” para dentro de Marte!

A NASA tem dito que esta será a primeira missão espacial a fazer um verdadeiro checkup médico de um planeta, registrando pulsação, temperatura e fazendo um ‘ultrassom’ planetário. A missão Insight visa obter dados do interior de Marte para construir um cenário de como teria sido sua evolução desde que o Sistema Solar foi formado. Essa missão em específico não tem o propósito de procurar pistas sobre possíveis formas de vida, seja atualmente, seja no passado.

O carro chefe da missão é um instrumento construído em parceria com a França para medir abalos sísmicos em Marte. Trata-se de um sismógrafo ultrassensível que pretende registrar os abalos provocados até pelo choque de micrometeoritos com a superfície marciana. O objetivo de tomar dados tão sensíveis assim é o de usar a propagação das ondas sísmicas através do interior do planeta para se construir sua estrutura interna. Esse é o ultrassom marciano que eu mencionei.

O procedimento é semelhante ao exame usual que volta e meia precisamos fazer em uma clínica, mas neste caso são utilizadas ondas sonoras em alta frequência. Como o corpo humano tem diversos órgãos com estruturas e densidades diferentes, as ondas sonoras se propagam de maneira diferente ao atravessar ou refletir quando encontra um tecido diferente. Com isso, é possível processar os sinais que são refletidos (ou não) de maneiras diferentes para reconstruir uma imagem da estrutura que provocou as diferenças entre o sinal gerado e o recebido.

Em Marte serão usadas as ondas sísmicas provocadas por movimentações de terreno. Não que se espere martemotos gerados por deslocamentos de placas tectônicas, como ocorrem na Terra, mas por exemplo desabamento de cavernas ou mesmo avalanches em encostas de desfiladeiros, como já foi detectado. Aliás, não se espera tectonismo em Marte, mas se ocorrerem movimentações de placas tectônicas, o SEIS (sigla em inglês para Experimento Sísmico para Estrutura Interior) vai detectá-las. Outro “gerador” de ondas sísmicas é a queda de meteoritos na superfície marciana. O choque do meteorito com o solo gera perturbações que serão captadas à distância. O instrumento é tão sensível que poderá captar até mesmo as perturbações geradas pelos redemoinhos marcianos, os famosos ‘dust devils’.

Aliás, essa alta sensibilidade causou um problema no desenvolvimento da missão. Durante um tempinho os técnicos que construíram os sismógrafos ficavam encafifados que havia sempre um ruído de fundo durante os testes. Eram injetados sinais sutis para se testar sua eficiência, mas ao terminarem os testes, o instrumento continuava a registrar algum sinal. Levou um tempo para que se descobrisse que o sinal vinha da movimentação de sinos de uma torre na universidade, a uma distância de quase 500 metros!

Essa história me foi contata por Ivair Gontijo, engenheiro brasileiro que trabalha no JPL da NASA na integração dos instrumentos do próximo jipe marciano, o Mars 2020. Gontijo foi o responsável por projetar os radares que controlaram o pouso do jipe Curiosity em 2012. Por ser tão sensível é que o sismógrafo vai ser depositado gentilmente por um braço robótico ao lado da sonda. Gontijo me explicou que os sismógrafos embarcados nas sondas Viking na década de 1970, mais precisamente nas pernas da sonda, falharam em registrar sismos porque os ventos marcianos faziam a estrutura toda oscilar e isso mascarava qualquer sinal vindo do subsolo.

Essa é uma foto do módulo de engenharia da InSight que eu tirei na sala limpa do JPL em Pasadena, Califórnia, durante uma visita em julho deste ano. Esse módulo é uma réplica funcional da sonda que deverá pousar daqui a pouco em Marte, apenas sem seus painéis solares. O propósito de se manter uma réplica como essa é testar algum procedimento que seja necessário fazer em Marte. Se a InSight tiver algum problema, uma solução será testada nesse módulo antes de ser enviada a Marte. Logo depois de pousar, a sonda deverá enviar imagens da região à sua volta para que sua cercania seja replicada no ‘Jardim Marciano’, o campo de testes das sondas com destino a Marte, lá mesmo em Pasadena. O terreno e a disposição das pedras serão usados para planejar a melhor maneira de depositar o sismógrafo no solo.

Aliás o pouso da InSight também está sendo chamado de ‘6 minutos de terror’ (com a Curiosity foram 7). A massa destas sondas e suas velocidades de entrada são muito grandes para que apenas um mecanismo de pouso possa ser usado. Assim que a sonda inicia sua entrada, ela é freada pela própria atmosfera com um escudo térmico para proteção. Quando a velocidade cai o suficiente, um paraquedas gigantesco é ejetado. Só que a atmosfera marciana representa algo como 1% da atmosfera terrestre e isso impede que a sonda reduza a velocidade de queda para níveis adequados. Já próximo à superfície, a sonda se livra do paraquedas e dispara retrofoguetes que finalmente vão desacelera-la a níveis seguros para pousar.

Além do sismógrafo, a InSight carrega também um termômetro e um sensor de posição. O termômetro não é um termômetro qualquer, mas na verdade uma barra de aproximadamente 5 metros que será enterrada no solo marciano. Marte já foi escavado em outras expedições, mas nada além de uns poucos centímetros, dessa vez o buraco é mais embaixo, literalmente. O objetivo deste instrumento é ver como é a transmissão e dissipação do calor no subsolo e com isso ter uma ideia de como Marte foi se esfriando ao longo de bilhões de anos de existência.

Já o sensor de posição vai permitir, usar as transmissões dos satélites em órbita de Marte para triangular a posição da sonda com altíssima precisão. O objetivo é medir variações sutis de sua posição em 3 dimensões para registrar o movimento de “bamboleio” que ele executa junto com sua revolução (no meu tempo chamada de translação) e rotação. E o interesse em se ter essa medida com precisão muito alta é determinar a natureza do interior de Marte. Se o interior de Marte tiver um núcleo líquido, os bamboleios serão diferentes, assim como a propagação das ondas sísmicas. E se tiver mesmo, qual a extensão dele? Qual o tamanho desse núcleo em relação ao resto? Você pode ver um infográfico muito legal nesta reportagem aqui.

Se tudo der certo, a Insight deve pousar às 17:54 (horário de Brasília) e seu primeiro sinal de vida deverá ser emitido às 18:01. Vai levar pelo menos 8 minutos para esse sinal chegar à Terra e só aí saberemos se de fato ela está viva. Logo em seguida ao pouso a sonda deverá abrir seus painéis solares, mas essa informação só poderá ser confirmada de fato às 23:35, quando a sonda Mars Odyssey sobrevoar a área do pouso. É possível que a primeira imagem da InSight em solo só chegue amanhã.

(ATUALIZAÇÃO: o pouso foi realizado com sucesso e uma imagem foi enviada após o pouso)

Mas também é possível que algumas imagens da sonda entrando na atmosfera de Marte sejam enviadas quase em tempo real (descontados os 8 minutos de distância). É que a sonda está sendo seguida por dois cubesats do tamanho de uma valise de mão. Os dois cubesats vão fotografar essa etapa da missão e vão enviar as imagens de volta para a Terra.

Apesar do grande sucesso da NASA em conseguir pousar suas sondas nos tempos recentes, é bom lembrar que o índice de sucesso, quando falamos do planeta vermelho, é da ordem de 40%. Por isso, toda torcida é bem-vinda!

https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/blog/cassio-barbosa/post/2018/11/26/nova-sonda-em-marte-vai-fazer-uma-especie-de-ultrassom-do-planeta.ghtml

SONDA INSIGHT MARS, DA NASA, FAZ A PRIMEIRA SELFIE EM MARTE

NASA CAPTURA ÁUDIO DO VENTO DE MARTE EM MISSÃO NO PLANETA

Nova sonda em Marte vai fazer uma espécie de ‘ultrassom’ do planeta

 

 

Sonda Insight Mars, da Nasa, faz a primeira selfie em Marte

A imagem revela a condição da espaçonave – sem avarias – e permite que os envolvidos na missão saibam que a sonda está realizando operações e funcionando normalmente.

A imagem revela a condição da espaçonave – sem avarias – e permite que os envolvidos na missão saibam que a sonda está realizando operações e funcionando normalmente.

Sonda Insight Mars, da Nasa, faz a primeira selfie em Marte

A sonda Insight Mars, da Nasa, fez a sua primeira selfie no planeta vermelho após o pouso que ocorreu em 26 de novembro. Para fazer a selfie, a espaçonave usou uma câmera instalada em seu braço robótico.

A sonda Insght Mars é uma nave espacial não tripulada que percorreu 482 milhões de Km até chegar ao planeta vermelho. Sua missão é “olhar para dentro” de Marte: seus instrumentos permitem detectar atividades sísmicas no interior do planeta.

Concepção artística mostra como a InSight deverá estudar o interior de Marte — Foto: NASA

Sonda Insight Mars, da Nasa, faz a primeira selfie em Marte

Selfie em Marte

A foto enviada pela Insgiht é, na verdade, um mosaico com 11 imagens. Nelas é possível ver o painel solar da sonda e todo o seu deck, incluindo os instrumentos científicos.

A imagem revela a condição da espaçonave – sem avarias – e permite que os envolvidos na missão saibam que a sonda está realizando operações e funcionando normalmente.

Os integrantes da equipe responsável pela missão também receberam o primeiro registro completo no “espaço de trabalho” da InSight – uma área de 4 por 2 metros de altura, em frente à espaçonave. Esta imagem é também um mosaico composto por 52 fotos individuais.

Sonda Insight Mars, da Nasa, faz a primeira selfie em Marte

Insight Mars também enviou imagem do seu ‘espaço de trabalho’: registro é um mosaico de 52 fotos sobrepostas — Foto: Nasa/JPL-Caltech

O que está por vir

Nas próximas semanas, cientistas e engenheiros deverão decidir onde, neste espaço de trabalho, os instrumentos da espaçonave devem ser colocados.

Eles então comandarão o braço robótico da InSight para definir cuidadosamente o sismômetro (chamado de Experimento Sísmico para Estrutura Interna, ou SEIS) e a sonda de fluxo de calor (conhecida como Pacote de Fluxo de Calor e Propriedades Físicas, ou HP3) nos locais escolhidos. Ambos funcionam melhor em terreno plano e os engenheiros querem evitar colocá-los em rochas maiores que 1,3 cm.

Sonda Insight Mars, da Nasa, faz a primeira selfie em Marte

A imagem revela a condição da espaçonave – sem avarias – e permite que os envolvidos na missão saibam que a sonda está realizando operações e funcionando normalmente.

“A quase ausência de rochas, colinas e buracos significa que será extremamente seguro para nossos instrumentos”, disse Bruce Banerdt, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia.

“Isso pode parecer um pedaço de terra bem simples se não estivesse em Marte, mas ficamos felizes em ver isso.”

Insight Mars registra a primeira 'selfie' no planeta vermelho — Foto: Nasa/JPL-Caltech

Missão da Nasa quer descobrir as características do interior do planeta vermelho — Foto: Roberta Jaworski/G1

A equipe de pouso da InSight escolheu uma região para o pouso da sonda, em Elysium Planitia, que é relativamente livre de rochas. Mesmo assim, o local de aterrissagem é ainda melhor do que eles esperavam.

A espaçonave fica no que parece ser uma “cavidade” quase livre de rochas – uma depressão criada por um impacto de meteoro que se encheu de areia. Isso deve tornar mais fácil para um dos instrumentos da InSight, a sonda de fluxo de calor, atingir sua meta de 5 metros abaixo da superfície.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos

Caçadores da “partícula fantasma”

Por ser tão leve, neutro e pequeno, o neutrino, uma das mais abundantes partículas do Universo, atravessa tudo a todo momento sem ser notado. E aí estava um grande desafio da ciência. Para detectar um neutrino que chegou na Terra vindo de uma galáxia distante, foi necessário construir um experimento espantoso. Os cientistas instalaram 5.160 sensores do tamanho de holofotes de navio em um cubo de gelo de um quilômetro cúbico, enterrado a um quilômetro e meio de profundidade no coração da Antártida.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Em 2013, um neutrino vindo de uma distante galáxia foi detectado no grande cubo de gelo. A caçada de partículas de mais de um século começava a chegar ao fim, explicou o físico americano Francis Halzen, líder das pesquisas no IceCube. Ele esteve em São Paulo em outubro, quando foi apresentado como integrante do Comitê Internacional do Instituto Principia — um centro brasileiro recém-inaugurado de produção e difusão científica.

A busca pela origem dos raios cósmicos

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

A história dessa caçada remonta a uma experiência um tanto divertida, realizada em 1912. Os cientistas não sabiam o que fazia com que certos materiais na Terra ganhassem ou perdessem elétrons –a chamada ionização. E ficavam surpresos ao perceberem que o fenômeno ganhava intensidade diferente em locais altos, como no topo da torre Eiffel.

Para desvendar o mistério, o físico austríaco Victor Hess subiu aos céus em um balão levando sensores de radiação. Quanto mais subia, mais forte ficava a radiação captada. A conclusão de Hess foi que existiam partículas ionizantes vindo do espaço. Ele as batizou de raios cósmicos. “Os cientistas têm procurado de onde essas partículas partem há mais de um século”, conta Francis Halzen.

Que tiro foi esse?

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Os raios cósmicos são as partículas com as mais altas energias já observadas pelos cientistas. Grande parte é gerada em explosões de estrelas na Via Láctea. Mas aqueles com energias mais altas só podem ser produzidos em eventos cataclísmicos fora da Via Láctea, como explosões de supernovas e choques de galáxias.

Uma chuva de raios cósmicos, composta por prótons, elétrons, neutrinos, raios gama e outras partículas, cai constantemente sobre a Terra, mas nenhum cientista fazia ideia ao certo de onde vinham e o que os disparavam. “A forma que temos para conhecer o Universo é detectando a radiação que chega até nós”, explica Halzen. Os telescópios permitem observar as ondas eletromagnéticas que alcançam a Terra de diferentes formas — em luz visível, infravermelho, raios-x, ondas de rádio, etc.

“Mas os raios cósmicos que nos atingem chegam na forma de partículas”, completa o físico americano.

Entram aí algumas dificuldades: primeiro, qual instrumento utilizar para visualizar esses raios, uma vez que os telescópios não os captam. Outro problema é qual partícula observar. Prótons e elétrons são desviados de um lado para o outro, o que dificulta rastrear a origem.

Para encontrar a fonte dos raios cósmicos, portanto, seria necessário achar algo que viajasse até a Terra em linha reta. O pequeníssimo e invisível neutrino, quem diria, era a solução.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

 

Caçadores da “partícula fantasma”

Caçadores da "partícula fantasma"

Caçadores da “partícula fantasma”

O apelido “partícula fantasma” não é exagero. Neutrinos são levíssimos — algumas centenas de vezes mais leves que o elétron –, não têm carga elétrica e quase não possuem massa. De tão pequenos, atravessam astros e campos magnéticos sem se desviar, interagindo muito debilmente com a matéria. Bilhões dessas “partículas fantasmas” perpassam cada centímetro quadrado da Terra (e de nossos corpos) a cada segundo, vindas do espaço.

Os neutrinos existem em abundância no Universo conhecido, perdendo em número apenas para o fóton, a partícula de luz. Além de comporem os raios cósmicos, também são produzidos no Sol e surgem em reatores nucleares e aceleradores de partículas na Terra. A diferença é que os neutrinos dos raios cósmicos possuem energias altíssimas.

“A busca [por neutrinos] passou a fazer parte de uma das maiores questões da física e da astronomia: qual é a origem dos raios cósmicos?”, disse Halzen. Como viajam de suas fontes sem serem bloqueados e sem desvios, eram a pista certeira que os cientistas queriam. Mas como observar uma partícula praticamente invisível?

Diferentes experimentos já foram realizados para tentar flagrar neutrinos. Um deles, o Super-Kamiokande, construído no Japão em 1983, consiste numa piscina cilíndrica com 50 mil toneladas de água rodeada por 11.200 sensores de luz. Outro experimento feito na década de 1990 demonstrou que o gelo extremamente claro da Antártida podia interagir com neutrinos.

Essas armadilhas de neutrinos precisam ser grandes o suficiente para aumentar a probabilidade de captura de uma entre bilhões de “partículas fantasmas”. O neutrino não é observado diretamente, mas a partir de partículas secundárias eletricamente carregadas que são produzidas quando ele atravessa a água ou o gelo. “O IceCube foi construído para fazer exatamente isso”, conta Halzen.

A armadilha na Antártida

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Caçadores da “partícula fantasma”

Não foi fácil construir a engenhoca. O frio do polo Sul proíbe trabalhar no inverno, quando as temperaturas chegam a -80°C. Assim, foram necessários sete verões, entre 2004 e 2010, para perfurar e instrumentalizar 86 poços que chegavam a 2.450 metros de profundidade — ponto em que ficam os sensores que estão no pé do grande cubo de gelo.

Para ganhar tempo e aproveitar bem a luz do Sol que nunca se põe nessa época, os mais de 300 engenheiros, técnicos e cientistas se revezavam ao longo de 24 horas, todos os dias. Os sensores precisavam ser instalados rapidamente nos buracos de gelo derretido, antes que a água voltasse a congelar.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

A construção do IceCube contou com a colaboração de mais de 40 instituições de pesquisa de todo o mundo e o investimento de 279 milhões de dólares (cerca de R$ 1 bilhão), a maior parte feita pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA. Após 2,1 milhões de quilos de carga levadas para a Antártida, as obras do Ice Cube chegaram ao fim, “concluídas no prazo, dentro do orçamento e excedendo significativamente as especificações de desempenho”, como diz relatório do observatório.

Era importante saber exatamente o que havia no gelo. Qualquer interferência no momento da detecção de um neutrino precisaria ser compreendida. Halzen explica que supercomputadores radiografaram e mapearam cada grão de poeira ali congelado. Calibrada a armadilha, bastava esperar a presa aparecer.

A montagem no IceCube

Laboratório custou 279 milhões de dólares (R$ 1 bilhão) e foi finalizado sem atrasos

Flagra e delação

Flagra e delação.

Flagra e delação.

Em 2013, os caçadores de neutrinos liderados por Halzen observaram uma extraordinária luminosidade azul dentro do cubo gelado. Tratava-se do efeito chamado Cherenkov, que ocorre quando uma partícula carregada eletricamente atravessa um meio como o gelo em velocidade superior à da luz nesse meio (no gelo, a luz pode se deslocar em velocidade mais baixa e inferior a de outros elementos).

Essa radiação eletromagnética era fruto de múons produzidos pela interação entre o gelo e uma outra partícula que havia adentrado o cubo. Eureca! Um neutrino de alta energia passava por ali. Com cerca de 300 teraelétrons-volts (TeV), quase 50 vezes a energia de partículas aceleradas no LHC (o maior acelerador de partículas do mundo), era certo que vinha de fora da Via Láctea.

Os sensores do IceCube registraram todos os dados das ondas de luz geradas. E os computadores do laboratório traçaram as coordenadas da trajetória da “partícula fantasma” dentro do cubo. O que o neutrino acabara de contar aos cientistas era a direção exata de sua trajetória de bilhões de anos-luz até a Terra. Mas nada mais do que isso. “Você vê os neutrinos cósmicos vindo do céu, mas ainda não sabe de onde estão vindo”, conta Halzen sobre a alegria misturada com frustração do momento da descoberta.

Como desvendar o mistério? Os cientistas sabem que o neutrino viaja praticamente na velocidade da luz. E se, com a direção do neutrino em mãos, eles olhassem para o céu e tentassem localizar alguma luz no ponto de onde ele veio? É elementar, diria um Sherlock Holmes da ciência.

Nasa

Operação mundial e fim do mistério

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Operação mundial e fim do mistério…

Existem diversos telescópios e detectores de ondas eletromagnéticas espalhados pela Terra e em órbita no espaço. Em 22 de setembro de 2017, no exato momento em que detectou um novo neutrino de alta energia, o IceCube emitiu um alerta para a comunidade astronômica internacional. Mais de 20 observatórios voltaram imediatamente suas lentes e sensores para o céu na direção que o neutrino do IceCube apontava.

A ideia era encontrar qualquer sinal que estivesse partindo daquela fonte. As observações começaram a ser feitas simultaneamente por times que totalizavam mais de mil cientistas de diferentes países. Até que um primeiro sinal foi identificado pelo telescópio espacial Fermi, da Nasa: um forte clarão em forma de raios gama, ao lado do ombro esquerdo da constelação Orion no céu noturno.

Tratava-se do blazar TXS 0506+056, localizada a 4 bilhões de anos-luz da Terra. Esse objeto celestial concentra grande quantidade de energia e está associado a um buraco negro. O Fermi sabia de sua existência há 10 anos, mas nunca tinha visto um brilho tão intenso vindo de sua direção. Depois do Fermi, o observatório Magic, situado nas Ilhas Canárias, também detectou o blazar. E outros observatórios viram o clarão. Bingo, era aquela a fonte.

Para Halzen, a operação conjunta marcou o início de uma nova era na astronomia. “A capacidade de fazer com que telescópios espalhados pelo globo realizem uma descoberta em cooperação com um detector de neutrinos é um marco do que os cientistas estão chamando de astronomia de múltiplas mensagens”, diz o cientista.

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Operação mundial e fim do mistério…

Hoje, diversos neutrinos são detectados no Ice Cube a todo momento, e o laboratório tornou-se um importante centro de estudos de ponta. Ali são feitas pesquisas em astrofísica, glaciologia, tomografia da Terra, física quântica e partículas exóticas, dentre outras áreas. Há a expectativa de que descobertas sobre a matéria escura possam vir de lá.

Quanto aos raios cósmicos e os neutrinos, Halzen ressalta que eles continuam atingindo a Terra a todo instante, sem que saibamos de onde partem todas as gotas dessas tempestades. O que há de surpreendente então na saga da caçada de neutrinos?

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

A surpresa é que nós conseguimos solucionar o problema de mais de um século, e de uma maneira totalmente inesperada. Nós sabemos agora qual é uma das fontes dos raios cósmicos

Francis Halzen, cientista líder do IceCube

Como cientistas criaram armadilha de gelo na Antártida para descobrir uma fonte de raios cósmicos.

Francis Halzen, cientista líder do IceCube.

As mentes por trás do maior acelerador de partículas do Brasil

Poucas pessoas que observam a estrutura gigante erguida em uma área rural de Campinas, a 93 km de São Paulo, fazem ideia do que se trata. A construção circular e envidraçada lembra um shopping center ou as novas arenas de futebol brasileiras. Nem mesmo alguns funcionários do local sabem explicar o que é o Projeto Sirius, obra do governo federal estimada em R$ 1,8 bilhão.

“Até já me falaram, mas eu não sei te dizer. É melhor você perguntar para um cientista”, disse um operador de empilhadeira à reportagem da BBC News Brasil.

O Sirius, construído e mantido pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), será a maior e mais avançada fonte de luz síncrotron, um tipo de radiação eletromagnética de alto fluxo e alto brilho produzida quando partículas carregadas, aceleradas a velocidades próximas à velocidade da luz, têm sua trajetória desviada por campos magnéticos.

Mas por que isso é tão importante e custa tão caro? De maneira simplificada, o Sirius, único no mundo, é um ultra-aparelho de radiografia que será capaz de analisar de forma detalhada a estrutura e o funcionamento de estruturas micro e nanoscópias, como nanopartículas, átomos, moléculas e vírus.

É como se os pesquisadores pudessem tirar um raio-x em três dimensões, e em movimento, de materiais e partículas extremamente pequenas e densas, como pedaços de aço e rocha, e até de neurônios. O aparelho será capaz de analisar os detalhes e funcionamento dos materiais de forma inédita.

Isso pode levar, por exemplo, à criação de uma bateria para celular que, quando carregada apenas uma vez, dure cinco anos.

Será possível desenvolver também plantas que necessitem de menos água para crescer e novos remédios para tratar doenças crônicas.

Tudo graças a um brilho superpotente produzido pela circulação de elétrons na velocidade da luz (cerca de 300 mil km/s). Isso possibilita que pesquisadores estudem até mesmo neurônios de seres vivos de maneira inédita, sem precisar “fatiá-los”, como é feito hoje. Por isso, o aparelho é tido como a grande aposta científica brasileira para as próximas décadas.

Novo acelerador de elétrons é a maior e mais complexa estrutura de pesquisa do País e será colocada à disposição de pesquisadores do Brasil e do exterior

Brasil inaugura o Sirius, um dos mais modernos aceleradores de elétrons

Hoje, o Brasil tem um acelerador de partículas chamado UVX que, segundo cientistas, já está defasado. O UVX também fica no CNPEM, no terreno ao lado do Sirius. A inovação no novo acelerador será expressiva: um processo que hoje demora horas para ser feito no UVX, por exemplo, será feito em poucos segundos no Sirius.

Para a construção bem-sucedida do Sirius, dezenas de cientistas e engenheiros estão há décadas dedicados ao desenvolvimento de fontes de luz do tipo síncrotron, que têm dimensões colossais, mas exigem uma precisão milimétrica.

Um deles é a chinesa Liu Lin, de 54 anos, que nasceu em Hong Kong e veio para o Brasil aos 2 anos de idade. Como cientista, ela se dedica há 33 anos ao desenvolvimento dos aceleradores de partículas brasileiros.

“Eu comecei nesse projeto antes mesmo de ele ser criado. O Brasil queria construir um síncrotron e eu viajei com a primeira equipe formada por quatro brasileiros em 1985 para Stanford, nos EUA (para estudar o acelerador americano)”, conta à BBC News Brasil.

No ano seguinte, os cientistas começaram a projetar o primeiro acelerador brasileiro em uma sala na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Depois, ele foi transferido para uma casa e passou para um galpão, onde começaram a ser construídos os componentes do acelerador do UVX, do tamanho de um ginásio esportivo, onde atualmente trabalham centenas de pessoas, entre cientistas, engenheiros, técnicos e funcionários administrativos.

Lin tinha 22 anos e era a única mulher na equipe que foi aos Estados Unidos em 1985.

“A gente ficou três meses lá, aprendemos bastante e, quando a gente voltou, o projeto ficou indefinido. Não sabíamos se teria mesmo”. A pesquisadora terminou o mestrado, ganhou um bolsa para fazer doutorado nos EUA e já estava com passagem comprada quando foi anunciada a decisão de que fariam um acelerador em Campinas.

“Eu fiquei num dilema. Acabei optando por ficar no projeto e fiz meu doutorado na USP”, lembra.

A família dela não concordou com a decisão e achou que ela deveria ter ido estudar no exterior. Lin diz que não se arrepende.

“Eu acho que tomei a decisão correta. Aqui, a gente aprendeu muito fazendo. Foi diferente de uma carreira acadêmica normal”, diz ela, que hoje é a líder do Grupo de Física de Aceleradores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), um dos quatro laboratórios nacionais do CNPEM.

O UVX, atual acelerador de partículas em funcionamento no Brasil, já está defasado e é classificado como um aparelho de segunda geração. O Sirius será o segundo do mundo de 4ª geração, mas será o mais moderno por diversos fatores, principalmente por emitir luz com o brilho mais intenso e capacidade superior de análise.

Bolsista e filho de caminhoneiro

Além de Liu Lin, o Projeto Sirius envolve outras dezenas de físicos e engenheiros de diversas áreas. Tamanho esforço é feito para que os cientistas e pesquisadores possam trabalhar sem problemas nas saídas das linhas de luz.

Um deles é o paraibano Narcizo Marques de Souza Neto, de 40 anos, que trabalha com experimentos de raio-x em condições extremas de pressão e temperatura. Nascido na cidade de Malta, de 5 mil habitantes, ele conheceu o CNPEM em 2001, quando foi selecionado para um programa de bolsa de verão e viajou de avião pela primeira vez.

Depois de conhecer Campinas, ele fez mestrado e doutorado na Unicamp e pós-doutorado em Chicago, nos EUA, onde morou durante três anos. Lá, ele desenvolvia uma técnica para testar materiais sob alta pressão, quando recebeu uma proposta para trabalhar como pesquisador na fonte de luz síncrotron americana.

Mesmo com um salário maior nos EUA, ele preferiu voltar para o Brasil para colaborar na formação de cientistas do país e fugir do frio. A construção do Sirius também foi um fator decisivo na sua escolha, já que ele poderá fazer seus estudos no melhor aparelho do mundo, de acordo com o que dizem os cientistas.

Uma das possíveis aplicações das pesquisas de Neto no Sirius é no desenvolvimento de trens de alta velocidade. Outra possibilidade seria desenvolver baterias e dispositivos eletrônicos com baixíssimo consumo de energia. “Você pode pensar que, daqui 50 anos, por exemplo, você teria um celular cuja bateria carregada apenas uma vez durasse dez anos”, afirma.

Hoje, ele já faz seus estudos no UVX, mas diz que suas condições de trabalho vão melhorar significativamente quando o Sirius estiver pronto. A intensidade de luz que ele usa vai aumentar em mais de mil vezes e com um feixe de luz mil vezes menor, o que possibilita um sinal com baixíssimo ruído e um estudo mais preciso.

No novo acelerador de partículas, o pesquisador paraibano ainda poderá testar materiais sob uma pressão semelhante à encontrada no núcleo de Júpiter, o maior planeta do Sistema Solar.

“O Sirius será o primeiro laboratório no mundo a atingir essas condições. Em alguns lugares do mundo, já é possível chegar à (pressão) do centro da Terra, mas a de Júpiter é pelo menos cinco vezes maior”, explica.

Em 2015, Neto foi o primeiro pesquisador da América Latina a ganhar o Dale Sayers Award da Sociedade Internacional de Absorção de Raios X (IXAS, por sua sigla em inglês). Esse é considerado um dos mais importantes prêmios na área de espectroscopia por absorção de raios-x (XAS).

De acordo com a instituição, ele foi premiado devido a suas “contribuições para o desenvolvimento de XAS para estudos de matéria sob condições extremas”.

Primeira sala onde os elétrons são acelerados antes de serem guiados para o acelerador principal do Sirius.

Brasil inaugura o Sirius, um dos mais modernos aceleradores de elétrons

Fabricava os próprios brinquedos

Mas suas condições de estudo nem sempre foram boas. Na infância, o físico estudou em escola pública durante alguns anos e tinha poucos brinquedos para se divertir em casa. O mais importante, lembra ele, era ter uma imaginação fértil.

“Eu inventava brinquedos. Usava pedaços de madeira para construir um carrinho, juntava um monte e imaginava que era um volante, uma marcha. Eu poderia ficar num canto brincando com pedras e madeiras e imaginar que era um brinquedo”, conta Neto.

Estudar nem sempre foi fácil para Neto. Filho de um caminhoneiro e uma dona de casa, seus pais passaram por “sérias dificuldades” para pagar as mensalidades de sua escola e as cartas de cobrança do colégio chegavam com frequência à sua casa. Mesmo quando chegou à universidade, não sonhava em trabalhar num laboratório tão importante.

“Meu sonho era ser professor na Universidade Federal de Campina Grande. Hoje, mesmo distante, eu consigo colaborar com o pessoal de lá. Neste ano, um mestre se formou com a minha orientação, por exemplo”, conta ele à BBC News Brasil.

O pesquisador ainda se orgulha ao falar que não se arrepende de ter voltado ao Brasil e que hoje seus amigos pesquisadores americanos tratam o Sirius como uma referência a ser estudada e alcançada.

A mãe de Neto morreu, mas ele diz que seu pai está muito orgulhoso de sua profissão. “Com 82 anos, ele viajou pela primeira vez de avião para visitar o neto aqui (em Campinas). Tudo o que ele queria em relação à educação funcionou e deu frutos.”

Como funciona o Sirius?

Localizado em um terreno de 150 mil m² – o equivalente a sete campos de futebol – o túnel principal por onde os elétrons circulam tem 518 metros.

Brasil inaugura o Sirius, um dos mais modernos aceleradores de elétrons

Máquina responsável por gerar elétrons, que são acelerados até atingirem a velocidade da luz e formar a luz síncrotron.

A circulação constante das micropartículas é importante para gerar o feixe de luz síncrotron 24 horas por dia. Seu piso é feito de uma camada de 90 centímetros de concreto armado em cima de uma camada de quatro metros de terra compactada com cimento, e sob 13 estacas fincadas a 13 metros de profundidade no solo.

A área ainda é isolada do prédio principal por um vão para evitar vibrações externas.

A reportagem da BBC News Brasil visitou as instalações do Sirius, inclusive a área onde os elétrons vão circular em alta velocidade.

Um desnível de 0,5 centímetro nos mais de 500 metros de túnel pode desregular toda a circulação dos elétrons e interromper o funcionamento do Sirius, previsto para operar 24 horas. As paredes do túnel têm uma espessura entre 80 centímetros e 1,2 metro para impedir a propagação da radiação emitida durante a circulação dos elétrons.

Mas todo o processo começa numa sala ao lado desse corredor de concreto e encanamentos. Uma máquina gera os elétrons, que são acelerados por um conjunto de equipamentos até ele ser transferido para um segundo acelerador.

A ideia é “arrumar” os elétrons antes de eles serem desviados para o acelerador principal, onde são guiados por forças magnéticas geradas por centenas de ímãs que os fazem atingir a energia final de operação.

Ao longo desses 518 metros, os ímãs de alta precisão são posicionados de maneira a pressionar os elétrons para que eles fiquem cada vez mais concentrados.

Isso faz com que o feixe de luz que sai do acelerador de partículas, chamado de luz síncrotron, seja extremamente fino. Um fio de cabelo é 30 vezes mais espesso.

Esse processo, aliado à circulação de elétrons a quase 300 mil km/s, gera uma luz tão potente que é capaz de fazer uma radiografia detalhada até mesmo de um pedaço de rocha. Mas a precisão exigida na região do túnel é tão rígida que a temperatura do local não pode variar mais de 0,1ºC para mais ou menos.

Quando fica pronto?

A conclusão da montagem dos aceleradores do Sirius está prevista para o final de 2018 e o início da operação, para 2019. Já a conclusão do projeto, incluindo 13 estações de pesquisa, é previsto para 2020.

Sua estrutura, porém, tem capacidade para abrigar até 40 saídas de linhas de luz. Cada uma delas com um feixe de radiação eletromagnética específico, como raio-x e ultravioleta. Cada um possibilita o desenvolvimento de estudos em diferentes condições.

O Sirius foi erguido com apenas 15% de peças e mão-de-obra trazidos de outros países. Algumas empresas brasileiras inclusive investiram em pesquisa para produzir alguns componentes. Os ímãs, por exemplo, foram desenvolvidos e construídos pela empresa WEG, de Santa Catarina, especificamente para o Sirius.

Outras 280 empresas nacionais estão envolvidas no fornecimento de peças e componentes.

Qual a importância do Sirius para o Brasil?

Com a inauguração do Sirius, o Brasil terá uma das mais avançadas ferramentas de pesquisa do mundo, segundo cientistas. Isso possibilitará que os pesquisadores do país possam desenvolver estudos com tecnologia inédita em diversas áreas, como saúde, energia, tecnologia, agricultura e meio ambiente.

Na saúde, poderão ser estudados vírus e bactérias para a descoberta de substâncias com potencial para dar origem a novos medicamentos e tratamentos. O diretor-geral do CNPEM e diretor do Projeto Sirius, Antônio José Roque da Silva, explica que o cérebro poderá ser analisado de acordo com os estímulos que recebe ou doenças que possui.

“(Será possível) entender doenças degenerativas ou problemas ligados ao cérebro. Para isso, eu preciso entender desde a escala de comunicação entre os neurônios, onde eles trocam os neurotransmissores, até chegar à organização espacial deles, como eles estão arrumados no cérebro e ver a diferença de um cérebro normal para um com doença”, afirma Silva.

No setor alimentício, poderão ser pesquisados alimentos e suas propriedades, visando o melhoramento, além do estudo de sementes e outras estruturas vegetais. Isso pode resultar no desenvolvimento de espécies mais resistentes à falta d’água e ataques de pragas.

Tudo isso por causa da qualidade e da potência do brilho da luz que sai nas estações. A física Liu Lin diz que é como se você conseguisse enxergar as micropartículas em sua constituição mais básica.

“É como se você passasse da TV antiga de tubo para uma ultra HD 4K. Fora que a luz produzida lá vai ter um grau de coerência maior. É como se você comparasse usar uma lanterna a um laser. É uma luz muito mais concentrada que faz toda a diferença”, afirma Lin.

Uma ferramenta tão moderna deve atrair pesquisadores estrangeiros para o Brasil. Como o Sirius é financiado por recursos públicos, qualquer cientista pode apresentar um projeto de pesquisa e, se aprovado, usar o acelerador de partículas brasileiro.

O diretor do Sirius diz que ele foi projetado para ser uma ferramenta na fronteira do conhecimento. Nas palavras dele, com o “que há de mais moderno do mundo, com tecnologia brasileira, feito por pesquisadores brasileiros, ajudando a sociedade brasileira a resolver suas questões de futuro”.

“Em pesquisa, é como se você estivesse andando por uma região com vales e morros. Dependendo do tipo de pergunta que você encontra, é como se você estivesse numa área com uma rugosidade pequena e conseguisse passar por ela a pé ou com um carro pequeno. Mas tem horas que eu vou me deparar com um grande vale. Nesse momento, ou eu tenho uma ponte para cruzá-lo, ou fico parado. O Sirius será essa grande ponte dos pesquisadores brasileiros”, explica o diretor do projeto.

Brasil inaugura o Sirius, um dos mais modernos aceleradores de elétrons

Novo acelerador de elétrons é a maior e mais complexa estrutura de pesquisa do País e será colocada à disposição de pesquisadores do Brasil e do exterior

Por fora, parece um disco voador, do tamanho do estádio do Maracanã. Por dentro, a sensação é de estar caminhando em outro mundo, na fronteira da tecnologia, cercado de inovação por todos os lados. E o mais incrível: quase tudo feito por aqui mesmo, projetado por cientistas brasileiros, desenvolvido por empresas nacionais e construído – a muito custo – no período de maior aperto financeiro da ciência nacional.

As mentes por trás do maior acelerador de partículas do Brasil

Novo acelerador de elétrons é a maior e mais complexa estrutura de pesquisa do País e será colocada à disposição de pesquisadores do Brasil e do exterior

Brasil inaugura o Sirius, um dos mais modernos aceleradores de elétrons

O Sirius, a nova fonte de luz síncrotron do Brasil, foi inaugurado oficialmente nesta quarta-feira (14) pelo presidente Michel Temer e o ministro de Ciência e Tecnologia, Gilberto Kassab no CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas. Orçado em R$ 1,8 bilhão, é o projeto mais grandioso e tecnologicamente complexo da ciência brasileira. Até agora, cerca de R$ 1,12 bilhão foram repassados para o projeto, sendo R$ 282 milhões em 2018.

Na inauguração, Temer disse que o Sírius vai ser exemplo para o mundo todo. “Se não tivessemos feito nada no nosso governo, mas concluído o projeto que inauguramos hoje, já teríamos feito muito pelo país”.

Temer destacou que o projeto, totalmente nacional, contou apenas com fornecedores brasileiros. “Presenciamos um Brasil que avança a passos largos, e passa a integrar o seletíssimo grupo de países que dispõem de um acelerador de elétrons de quarta geração”, declarou.

Nesta fase do projeto foram concluídas as obras civis e o prédio que abriga a infraestrutura de pesquisa. Dois dos três aceleradores de elétrons estão concluídos. Kassab, disse que o feixe de luz começa a circular a partir

Primeira sala onde os elétrons são acelerados antes de serem guiados para o acelerador principal do Sirius.

Brasil inaugura o Sirius, um dos mais modernos aceleradores de elétrons

de hoje em fase experimental. Na próxima semana, os cientistas ocuparão as suas salas nos laboratórios e instalações de pesquisa, que serão abertos às comunidades científica e industrial. A pesquisa efetiva terá início no próximo ano.

Maracanã da ciência

A obra que mais parece um estádio de futebol é um acelerador de elétrons, usado para produzir luz síncrotron. Funciona como um grande microscópio, que permite estudar praticamente qualquer material. O prédio do Sirius possui 15 metros de altura e 68 mil metros quadrados.

A máquina propriamente dita – um acelerador de elétrons com mais de 500 metros de circunferência, que produz a luz síncrotron – está em fase final de montagem, e deve entrar em operação no segundo semestre de 2019. Com ela, cientistas poderão fazer imagens 3D de altíssima resolução e investigar a fundo a estrutura molecular de qualquer tipo de material.

Se o dinheiro não minguar e as milhares de peças que compõem o acelerador funcionarem com a precisão nanométrica necessária, o Sirius será uma das fontes de luz síncrotron mais poderosas do mundo, num país onde os investimentos em ciência só caíram nos últimos anos.

Brasil inaugura o Sirius, um dos mais modernos aceleradores de elétrons

Máquina responsável por gerar elétrons, que são acelerados até atingirem a velocidade da luz e formar a luz síncrotron.

“Resiliência é o nome do jogo”, disse ao Estadão Conteúdo o físico Antônio José Roque da Silva, que pilota o projeto desde 2009, inicialmente como diretor do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) e agora, como diretor-geral do CNPEM.

Não foram poucos os momentos em que o projeto esteve ameaçado pela falta de recursos. A construção começou em 2015, em meio à explosão da crise econômica nacional.

A salvação, segundo Silva, foi a inclusão do Sirius no Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), a partir de 2016, o que deu ao projeto um status diferenciado dentro da estrutura política e administrativa do governo federal. “Foi o que nos permitiu sobreviver, mesmo com todas as dificuldades.”

Made in Brazil

A concepção do projeto começou em 2009, quando ficou claro que a atual fonte de luz síncrotron do LNLS – chamada UVX, de 1997 – estava tecnologicamente defasada, apesar de funcionar muito bem e até hoje atender mais de 1 mil pesquisadores por ano.

As mentes por trás do maior acelerador de partículas do Brasil

As mentes por trás do maior acelerador de partículas do Brasil

Máquina responsável por gerar elétrons, que são acelerados até atingirem a velocidade da luz e formar a luz síncrotron

Inicialmente, seria uma máquina de terceira geração, como tantas outras que estavam sendo construídas no mundo. Em 2012, porém, um comitê recomendou que fosse feito um “upgrade”, para uma máquina de quarta geração – coisa que ainda não existia no mundo. E o desafio foi aceito.

“Em vez de começar atrás, era a oportunidade de sair na frente”, lembra Silva. Muitos disseram que era impossível, mas o projeto foi em frente. “Reprojetamos tudo, e o Sirius ganhou destaque mundial. Todo mundo começou a desenhar novas máquinas com base na nossa tecnologia.”

Cerca de 85% do projeto está sendo contratado dentro do Brasil, incluindo o desenvolvimento e a fabricação das peças mais sofisticada do acelerador e das estações experimentais, chamadas de “linhas de luz”.

O primeiro feixe de elétrons foi gerado em maio, no aparelho conhecido como Linac, que agora está sendo conectado ao primeiro anel de aceleração, conhecido como Booster.

O anel principal, de onde são extraídos os feixes de luz síncrotron, está em fase inicial de montagem, com conclusão prevista para abril ou maio. Terá início, então, uma longa fase de testes, até que o Sirius possa ser aberto para uso da comunidade científica. Nessa primeira fase, estão previstas seis linhas de luz, com mais sete planejadas para 2021. Mas o prédio foi construído para abrigar até 40.

“É uma máquina que será competitiva por muitos anos”, diz o diretor científico do LNLS, Harry Westfahl Junior.

A complexidade tecnológica de uma fonte de luz síncrotron como o Sirius é imensa. De uma forma geral, porém, essas máquinas podem ser pensadas como grandes microscópios, ou tomógrafos, que os cientistas utilizam para fazer imagens, enxergar a estrutura molecular e estudar as propriedades de materiais.

Pode ser uma proteína, uma célula, um osso, um grão de areia, uma planta, uma rocha, um plástico, uma liga metálica ou um fóssil. Qualquer coisa.

Além da pesquisa acadêmica, a técnica é muito usada pelas indústrias químicas, de petróleo, fármacos e cosméticos.

A física Nathaly Archilha, pesquisadora do CNPEM, por exemplo, utiliza a luz síncrotron para estudar as propriedades de rochas que formam reservatórios de petróleo e gás natural. “Entender essa estrutura é fundamental para otimizar os processos de extração do óleo”, explica.

Com a luz síncrotron do UVX, já é possível enxergar a malha porosa interna das rochas, onde fica estocado o óleo – com o diâmetro de alguns fios de cabelo. Já com o Sirius, será possível fazer uma tomografia 4D dessas amostras, visualizando em tempo real, e condições reais de temperatura e pressão, como o óleo flui por dentro desses poros.

Além disso, o tamanho das amostras poderá ser muito maior, e o tempo de imageamento será muito menor. Uma imagem que leva horas para ser feita no UVX poderá ser feita em segundos no Sirius.

Cientistas buscam ‘Santo Graal’ do plástico: um descartável que se autodestrua

O químico Adam Feinberg coloca uma amostra de plástico em luz ultravioleta

Adam Feinberg havia acabado de fazer uma folha fina de plástico amarelo quando começou a rasgá-la em pequenos pedados.

O químico Adam Feinberg coloca uma amostra de plástico em luz ultravioleta.

Cientistas buscam ‘Santo Graal’ do plástico: um descartável que se autodestrua

Ele escolheu um molde em formato de “I” para o logotipo da Universidade de Illinois, em Urbana-Champaign (EUA), onde trabalha como químico. Então, encheu-o com os pedacinhos de plástico e colocou-o em um forno quente.

“Abri o molde e ali estava aquele lindo ‘I’ amarelo”, conta ele.

Seu novo plástico tinha passado no primeiro teste. Podia ser moldado com o calor como um plástico comum. Havia outro passo importante, porém, no caminho de repensar o mundo de plásticos duráveis.

Feinberg colocou o “I” sob uma luz branca e, cinco minutos depois, apenas metade dele permanecia ali. A outra metade havia caído no chão.

Quando juntou as duas partes, o “I” tinha um buraco no meio e em seu lugar havia uma gosma amarela.

O plástico não havia apenas derretido. Seus blocos de formação, os polímeros sintéticos dentro dele, tinham se revertido a suas unidades moleculares. “Foi uma sensação fenomenal”, conta ele sobre o sucesso da experiência.

A maioria dos polímeros sintéticos não é projetada para desintegrar ou desaparecer. Ao contrário, eles foram feitos para durar o máximo de tempo possível desde que começaram a substituir metais e vidros em coisas duradouras, como automóveis e aviões.

Os polímeros sintéticos, no entanto, tornaram-se tão populares e adaptáveis que, décadas mais tarde, são a raiz do problema dos bilhões de toneladas de resíduos plásticos do planeta. Os mais recentes vilões das campanhas ambientais são os produtos descartáveis desse material formados de polímeros sintéticos: canudos, filtros de cigarros, tampas de copos de café etc.

Adam Feinberg segura amostra criada em laboratório nos EUA.

Cientistas buscam ‘Santo Graal’ do plástico: um descartável que se autodestrua

A chave, segundo Ramani Narayan, químico de polímeros da Universidade Estadual do Michigan, é ter ambientes de descarte claros e bem definidos para qualquer objeto que tenha chegado ao fim de sua vida útil.

Indiscutivelmente, plásticos biodegradáveis também possuem um mecanismo de autodestruição, desde que acabem no lugar certo com o tipo específico de micróbios.

Para isso, Narayan está liderando um esforço para a produção de plásticos que possam ser transformados em composto, a começar por utensílios descartáveis e embalagens de alimentos de sua empresa, a Natur-Tec. O composto poderia redirecionar não apenas os plásticos de uso único associados à comida, mas também o desperdício de alimentos.

“Ao usar a palavra ‘compostável’, definimos o ambiente”, diz ele, e isso, para os consumidores que estão procurando a lixeira certa, é muito importante.

Além de reciclar, os polímeros que se descompactam podem permitir novos usos como entrega de medicamentos e materiais que “curam” automaticamente, segundo Moore.

Embora a produção de implantes biomédicos autodestrutivos ou eletrônicos ainda seja algo do futuro, cientistas como Gillies já estão fazendo embalagens inteligentes com polímeros que se descompactam. Não para carregar mercadorias, mas para coisas úteis como medicamentos de câncer que podem ser liberados nos tumores ou fertilizantes ativados apenas quanto forem necessários no campo.

Para esses usos, as unidades precisam ser seguras e benignas. Um candidato em potencial é o glioxilato, segundo Gillies, uma molécula que existe naturalmente em microrganismos do solo. A equipe de Gilles produziu polímeros que se descompactam a partir de unidades de glioxilato e os envolveu com materiais diferentes para que pudessem ser implantados em diversas situações.

“Temos uma espinha dorsal universal e podemos apenas mudar a tampa final para fazer com que responda a coisas diferentes”, diz Gilles, como luz nos campos ou um ambiente de pouco oxigênio nos tumores.

Para Moore, o objetivo é fazer materiais que possam curar.

Cientistas buscam 'Santo Graal' do plástico: um descartável que se autodestrua

Cientistas buscam ‘Santo Graal’ do plástico: um descartável que se autodestrua

Sua ideia é encher minúsculas cápsulas feitas de polímeros que se descompactam com “agentes de cura” e depois embuti-las em revestimentos. Eles poderão responder à luz, diz, de modo que quando o revestimento de um celular quebrar, por exemplo, a luz penetrando na tela provocará a degradação da cápsula. Então, os agentes de cura vão se derramar para preencher as rachaduras. O revestimento ficará automaticamente bom, como se fosse novo, reduzindo a necessidade de obter um novo equipamento.

Enquanto esperamos o surgimento dessa nova geração de polímeros, os plásticos comerciais atuais continuam sendo produzidos em uma escala de 400 milhões de toneladas métricas por ano. E sempre com a intenção de serem fortes, robustos e durarem o maior tempo possível, conta Garcia.

“Projetar polímeros novos será absolutamente importante e necessário”, afirma Garcia. Um problema maior, no entanto, segundo ela, é aprender a decompor o legado de polímeros de resíduos de plástico, de uma maneira parecida, em seus componentes. “É quase como procurar o Santo Graal.”

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

A Nasa, que há uma semana completou 60 anos de existência, está finalizando os preparativos para uma das missões espaciais mais audaciosas de sua história. Na madrugada do próximo sábado, um dos mais poderosos foguetes do mundo, o Delta IV Heavy, deverá iluminar os céus de Cabo Canaveral, na Flórida, levando em sua cápsula a nave Parker Solar Probe (PSP), que será o primeiro artefato humano a “tocar” o Sol.

Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

No fim dessa aventura inédita, programada para durar sete anos, a PSP chegará a 6,3 milhões de quilômetros de distância da superfície do Sol, um sobrevoo muito próximo, considerando os mais de 150 milhões de quilômetros de distância que separam a Terra de sua estrela. Suportando temperaturas e níveis de radiação nunca enfrentados por outra espaçonave, a PSP tem o objetivo de desvendar uma série de mistérios científicos que intrigam astrofísicos há décadas.

Com custo de cerca de U$S 1,5 bilhão (aproximadamente R$ 5,5 bilhões), a missão deverá mudar radicalmente a compreensão sobre o Sol e sobre sua influência no clima espacial – incluindo as tempestades solares que afetam os sistemas de satélites e as redes de eletricidade na Terra, de acordo com Nicola Fox, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (EUA), que desenvolveu a missão PSP para a Nasa.

“A missão responderá questões sobre a física solar que têm nos deixado confusos por mais de seis décadas. É uma espaçonave carregada com inovações tecnológicas que resolverão muitos dos principais mistérios sobre a nossa estrela. Um dos objetivos centrais é descobrir por que a corona (parte externa da atmosfera) do Sol é tão mais quente que a superfície solar”, disse Fox.

Formada por plasma ultra-aquecido a milhões de graus, a corona envolve todo o Sol e consiste na parte externa de sua atmosfera – e ninguém sabe até hoje como ela pode ser milhares de vezes mais quente que a superfície e o interior do Sol. A corona também é, segundo cientistas, a origem do vento solar – um fluxo supersônico de partículas que o astro lança em todas as direções e afeta todo o Sistema Solar.

“Não sabemos como o vento solar se acelera tão rapidamente na corona, chegando a milhões de quilômetros por hora”, diz o diretor da divisão de ciência heliofísica da Nasa, Alex Young.

Para observar a origem dos ventos solares, a PSP vai “mergulhar” na corona. A nave deverá trazer mais informações sobre a corona e os ventos solares do que qualquer outro recurso científico já utilizado.

“Estamos nesse ambiente incrivelmente dinâmico do Sol e somos atingidos pelos ventos solares, que podem afetar não apenas a saúde de astronautas que trabalham no espaço, mas também nossos satélites, as telecomunicações e, em casos extremos, pode derrubar os sistemas de energia na Terra”, disse Young.

O que é preciso para ter vida fora da Terra? Estudo define mais um critério

Cientistas acreditam ter dado mais um passo na busca de vida fora da Terra. Em um universo com trilhões de milhões de planetas observáveis, é preciso definir filtros para direcionar a procura

O que é preciso para ter vida fora da Terra? Estudo define mais um critério

O que é preciso para ter vida fora da Terra? Estudo define mais um critério

– e um estudo publicado nesta quarta-feira (1º) propõe um critério para essa seleção: planetas com superfície rochosa, que recebam radiação ultravioleta (UV) suficiente para desencadear reações químicas como as que aconteceram por aqui.

Nos debates astronômicos atuais, já se fala em necessidade de água e de moléculas de carbono. Os pesquisadores agora defendem que se leve em conta também a quantidade de energia que o planeta recebe de seu sol para a produção de moléculas fundamentais para a vida.

Este trabalho nos permite ‘afunilar’ quais são os melhores lugares para procurar vida

Paul Rimmer, do Laboratório do Conselho de Pesquisa Médica de Biologia Molecular

Publicado na edição de hoje na revista científica Science Advances, o estudo foi desenvolvido por dois institutos do Reino Unido: o Laboratório do Conselho de Pesquisa Médica de Biologia Molecular e a Universidade de Cambridge.

O trabalho foi desenvolvido depois que Rimmer teve contato com as pesquisas do químico John Sutherland, que estuda como teriam ocorrido as reações responsáveis pelo surgimento da vida na Terra há bilhões de anos.

Sutherland e seu grupo acreditam que o carbono presente em meteoritos que se chocaram com o planeta interagiu com o nitrogênio da atmosfera. Na presença da luz UV proveniente do Sol, o cianeto que se formou passou a reagir com outros elementos da sopa primordial, como é chamada a mistura de compostos orgânicos da qual acredita-se que a vida se originou.

“O cianeto (HCN) tem três dos seis elementos que consideramos mais importantes, que seriam carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre, e ter uma estrutura como essa poderia contribuir para a formação de moléculas mais complexas”, disse ao UOL Fabio Rodrigues, professor do Instituto de Química da USP.

A partir dessas reações, teriam se formado os compostos necessários para a produção do RNA, que, por conseguir catalisar reações e se auto-replicar, é tido como a primeira fonte de informação genética.

Para testar essa hipótese, os pesquisadores recriaram as reações em laboratório usando lâmpadas UV e verificaram a formação de precursores de lipídios, aminoácidos e nucleotídeos.

Rimmer soube do estudo e ficou intrigado com o tipo de luz empregada. Ele, então, começou a medir a quantidade de energia emitida pelas lâmpadas dos testes de Sutherland e decidiu fazer comparações com a radiação de estrelas.

Planetas que correspondam aos critérios

O grupo passou a medir em laboratório o tempo para que as reações acontecessem na presença ou na ausência da luz UV. Notou-se que, no escuro, formavam-se compostos inertes, incapazes de gerar as moléculas que compõem as células. Certos de que a luz era necessária, os cientistas passaram então a fazer comparações em busca de estrelas que emitiam a luz necessária e pesquisaram planetas que as orbitavam.

O grupo descobriu que estrelas com a mesma temperatura do Sol – aproximadamente 5,5 mil graus Celsius na superfície – emitiam luz suficiente para a formação das moléculas fundamentais para a vida na superfície de seus planetas.

Com conhecimento disso e da necessidade de água, eles determinaram um rol de planetas com as características necessárias para a presença de vida. Nessa lista estão exoplanetas descobertos por meio do telescópio Kepler, entre eles o Kepler-425b, identificado em 2015 e apelidado de “primo” da Terra.

Os cientistas afirmam que as características necessárias podem não ser suficientes para a formação de organismos – pode haver outros fatores no processo –, mas esperam que o estudo ajude a indicar os locais com maiores possibilidades.

Acharam vida?

Os pesquisadores esperam que o estudo ajude a indicar os locais com maiores possibilidades de presença de vida, mas reforçam que as características necessárias podem não ser suficientes para formar organismos.

“Ainda não se sabe o que é suficiente. Ter todas as condições necessárias pode não ser o bastante. Posso colocar todos os elementos necessários e, mesmo após muitos anos, nunca ter vida”, comenta Rodrigues.

Ele também afirma que outras formas de energia podem ser consideradas na busca pelos cenários capazes de abrigar organismos. “O que sabemos é que é mais provável que as estruturas tenham se desenvolvido em formas sequenciais, primeiro um sistema, depois outro, e que é preciso haver uma fonte de calor. A energia da estrela pode ser essa fonte, mas não é a única. Se pensarmos na Terra, por exemplo, temos as fontes hidrotermais do fundo do mar”.

“Um cenário baseado em UV gera um grupo de interesse, um cenário com vulcões pode gerar outro e assim vamos conhecendo melhor e tentando selecionar quais planetas são mais interessantes de estudar e quais teriam condições para o desenvolvimento de moléculas orgânicas. Daí, se vai haver vida, é outra pergunta”, finaliza.

Cientistas criam método para reduzir testes em animais de laboratório

Com novo método, cerca de 57% dos testes podem ser feitos sem o uso de animais

Pesquisadores norte-americanos revelaram nesta quarta-feira (11) a descoberta de um método utilizando big data (um grande volume de dados) que pode reduzir em quase 60% a necessidade de testes químicos nos quase 4 milhões de animais utilizados todos os anos pela ciência.

Cientistas criam método para reduzir testes em animais de laboratório.

Trata-se de uma ferramenta informatizada construída com base em um enorme banco de dados de estruturas moleculares. Quando combinadas, essas informações não só substituem o uso animal como, às vezes, apresentam resultados melhores do que os testes em bichos. São citados como exemplos casos de sensibilização da pele e irritação nos olhos, segundo relatam os pesquisadores na revista especializada “Toxicological  Sciences”.

“Estamos entusiasmados com o potencial desse modelo”, diz a toxicóloga Nicole Kleinstreuer, vice-diretora de um centro que avalia alternativas ao teste em animais no NIEHS (Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental) em Durham, Carolina do Norte (EUA). A pesquisadora, que não esteve envolvida no trabalho, diz que usar “big data […] é uma via extremamente promissora para reduzir e substituir os testes em animais”.

A maioria dos países exigem que novos produtos químicos só entrem no mercado depois de passarem por alguns testes de segurança. Mas a prática de expor coelhos, ratos e outros animais a produtos químicos para avaliar esses riscos vem enfrentando objeções públicas cada vez maiores, especialmente por parte de entidades de defesa dos animais.

Em 2016, o Congresso dos Estados Unidos aprovou uma lei de segurança química que obriga as agências reguladoras federais a tomarem medidas para reduzir o número de animais utilizados pelas empresas em testes de segurança.

Uma das sugestões é usar o que já se sabe sobre alguns compostos existentes para prever os riscos apresentados em novos produtos químicos com estruturas semelhantes. Há dois anos, uma equipe liderada por Thomas Hartung, da Escola Bloomberg de Saúde Pública Johns Hopkins, em Baltimore, Maryland (EUA), deu um passo em direção a essa meta ao reunir dados de 9.800 testes em produtos químicos regulamentados pela ECHA (Agência Europeia de Produtos Químicos).

Cientistas criam método para reduzir testes em animais de laboratório.

Cientistas criam método para reduzir testes em animais de laboratório.

No artigo publicado hoje, a equipe de Hartung explica como chegou ao resultado: os pesquisadores expandiram seu banco de dados para 10 milhões de estruturas químicas ao adicionar as informações do banco de dados público PubChem e do Programa Nacional de Toxicologia dos Estados Unidos.

Em seguida, compararam as estruturas e propriedades toxicológicas, gerando um total de 50 trilhões de comparações e criando um vasto mapa de similaridade que agrupa compostos por estrutura e efeito. Finalmente, os cientistas testaram o modelo: eles pediram para prever o grau toxicológico de um produto químico escolhido aleatoriamente e compararam os resultados a seis testes em animais realizados com o mesmo composto.

Em média, a ferramenta computacional reproduziu em 87% os resultados dos testes em animais. O percentual é maior do que os próprios testes em animais, diz Hartung. Na revisão da literatura, seu grupo descobriu que os testes repetidos em ratos e coelhos reproduzem os resultados anteriores em apenas 81% dos casos. “Esta é uma descoberta importante”, afirma o pesquisador. “Nossos dados mostram que podemos substituir seis testes comuns –que respondem por 57% dos testes toxicológicos em animais do mundo– e obter resultados mais confiáveis.”

O resultado poderia ajudar a acabar com a repetição desnecessária de testes. A equipe descobriu, por exemplo, que 69 produtos químicos foram testados pelo menos 45 vezes no chamado “teste de coelho de Draize” –um método que gerou protestos da opinião pública por envolver o uso de um produto químico no olho de um coelho.

Mas o sistema de big data não é perfeito. Embora possa prever efeitos simples, como irritação na pele, casos mais complexos, como câncer, ainda estão fora de alcance, diz Mike Rasenberg, chefe da unidade de Avaliação e Disseminação Computacional da ECHA. “Esse não será o fim dos testes em animais”, prevê, “mas é um conceito útil para reduzi-los”.

A questão agora é como as agências reguladoras vão reagir ao novo método. Rasenberg diz acreditar que os europeus o aceitarão para testes simples porque atende a seus critérios de validação. Nos Estados Unidos, o centro NIEHS está trabalhando na validação do método.

Depois disso, a EPA poderá revisar os resultados da avaliação para determinar como e se eles podem ser usados. Se a avaliação for favorável, esses modelos poderão ser usados em conjunto com outras ferramentas para classificar um grande número de substâncias.

Hartung espera que o método de rastreamento também seja de interesse para os países que estão se preparando para implementar novas leis químicas, como a Turquia e a Coreia do Sul.

Cientistas confirmam um novo estado da matéria: os cristais do tempo

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, conseguiram fazer um modelo para reproduzir um novo tipo de matéria, os chamados cristais do tempo.

A existência desse novo estado foi proposta pelo Nobel de Física de 2012, Frank Wilczek. A ideia do cientista causou muito debate no meio científico e agora foi reafirmada com o modelo no artigo publicado no Physical Review Letters.

 Os diamantes (foto) têm a estrutura normal de cristais, diferente dos cristais do tempo

Cientistas confirmam um novo estado da matéria: os cristais do tempo

Com base no modelo, duas equipes independentes, uma da Universidade de Maryland e uma da Universidade de Harvard, criaram seus próprios cristais do tempo. Quando esses estudos forem avaliados e publicados, podemos ter a prova final de que os cristais do tempo existem.

“É um novo estado da matéria. Também é muito legal porque é um dos primeiro exemplos de matéria de não-equilíbrio”, diz Norman Yao, coordenador da pesquisa da Universidade da Califórnia e participante dos grupos de pesquisa das outras universidades.

Como é?

Teoricamente, quando um material está no estado de gasto zero energia, é impossível haver movimento. Mas Wilczek previu que no caso dos cristais do tempo isso seria diferente.

Os cristais normais têm uma estrutura atômica que se repete no espaço –como a estrutura de carbono de um diamante. Um rubi ou um diamante não se movem porque estão em equilíbrio quando estão parados, em seu estado zero.

Já os cristais do tempo têm uma estrutura que se repete tanto no espaço quanto no tempo. Eles seriam como uma gelatina. Quando você toca, ela treme. Só que nesse caso, ela não precisaria ser tocada para ficar tremendo. O estado de zero gasto de energia desse cristal é justamente ficar se movendo.

Assim, os cristais do tempo são uma nova forma de matéria, a matéria do não-equilíbrio, pois ela não consegue ficar parada.  “No último meio século, exploramos a matéria do equilíbrio, como metais e isolantes. Agora começamos a explorar uma paisagem totalmente nova da matéria do não-equilíbrio”, conclui Yao.

A existência deles pode trazer novos entendimentos sobre o mundo ao nosso redor e também de novas tecnologias como computação quântica.