5019: Explicação alternativa para a formação do Sistema Solar: teve duas etapas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A formação do Sistema Solar em duas populações planetárias distintas. Os proto-planetas terrestres internos acretaram mais cedo, os planetas do Sistema Solar exterior começaram a acretar mais tarde.
Crédito: Mark A. Garlick/markgarlick.com

Planetas terrestres vs. gigantes de gás e gelo: uma nova teoria que explica porque é que o Sistema Solar interior é tão diferente das regiões exteriores vai contra a sabedoria predominante. A teoria foi proposta por um grupo internacional de investigadores.

Mercúrio, Vénus, a Terra e Marte no Sistema Solar interior são planetas relativamente pequenos e secos, ao contrário de Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno nas regiões exteriores, planetas que contêm quantidades muito maiores de elementos voláteis. “Nos últimos anos, também descobrimos outra grande diferença entre as duas partes do Sistema Solar,” diz Maria Schönbächler, professora no Instituto de Geoquímica e Petrologia da Universidade de Zurique, continuando: “Os meteoritos têm uma ‘impressão digital’ diferente dependendo se tiveram origem no Sistema Solar interior ou exterior.” A sua origem determina o conteúdo isotópico dos meteoritos. Os isótopos são átomos distintos de um determinado elemento, que partilham o mesmo número de protões nos seus núcleos, mas variam no número de neutrões.

A explicação actual para as diferenças na composição química dos planetas e meteoritos é a seguinte: há 4,5 mil milhões de anos, à medida que o Sistema Solar se formava a partir de um disco de gás e poeira, o planeta Júpiter foi o primeiro a desenvolver-se. Este dividiu o disco numa região interna e noutra externa e bloqueou a troca de materiais entre as duas.

“Como um grupo de investigadores, colaborando numa série de disciplinas, desenvolvemos um novo modelo de formação planetária. Fornece uma explicação alternativa para as diferenças nos isótopos, e Júpiter não desempenha um papel,” explica Schönbächler. A ideia da nova teoria surgiu por meio da colaboração entre cientistas do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique e da Universidade de Zurique no NCCR (National Centre of Competence in Research) PlanetS, da qual Schönbächler faz parte. Agora, a equipa internacional publicou o seu trabalho na revista Science.

Duas ondas de formação em diferentes pontos no tempo

“Usámos simulações de computador para calcular o que podia ter acontecido no início do Sistema Solar,” diz Tim Lichtenberg da Universidade de Oxford, autor principal do estudo e ex-membro do NCCR PlanetS, que fez o seu doutoramento no Instituto Federal de Tecnologia de Zurique.

De acordo com estas simulações, o Sistema Solar interior e o Sistema Solar exterior foram formados em duas ondas separadas e em dois momentos diferentes. Muito cedo, quando o disco original de poeira e gás, bem como o Sol, ainda estavam a formar-se, surgiram os primeiros blocos de construção dos planetas interiores – os especialistas referem-se a estas peças, que medem cerca de 100 km, como planetesimais. Aqui a chamada linha da neve desempenha um papel fundamental, que se formou a uma certa distância do Sol ainda muito jovem. Dentro desta linha da neve, a água existia como vapor, enquanto a água para lá transformava-se em cristais de gelo. Logo do lado de fora da linha da neve, parte do vapor de água condensou-se em grãos de poeira, que se agregaram para formar os primeiros planetesimais.

“Estes eram extremamente ricos em água,” explica Lichtenberg, acrescentando: “Isto é uma grande surpresa, porque significa que a Terra deveria ter retido muito mais água e, portanto, hoje deveria parecer-se mais com um cometa.” Aqui, também, a nova teoria fornece uma explicação: o disco de poeira continha o isótopo radioactivo alumínio-26, que os blocos de construção planetária herdaram. Tem uma meia-vida de 700.000 anos e liberta uma grande quantidade de energia à medida que se decompõe – o suficiente para aquecer planetesimais por dentro e derretê-los. Isto levou à formação de núcleos de ferro e à evaporação da água e de outros elementos voláteis.

Linha da neve moveu-se para fora

“No nosso modelo, depois da formação dos primeiros planetesimais no Sistema Solar interior, nada aconteceu durante cerca de meio milhão de anos,” explica Lichtenberg. Surgiu então uma segunda onda de formação planetesimal, só que desta vez no Sistema Solar exterior. Com o aquecimento do disco de gás e poeira, a linha da neve moveu-se para fora, e as partículas de poeira que se moviam em direcção ao Sol ficaram retidas na nova fronteira. Os investigadores descrevem-na como um “engarrafamento”, que deu origem a novos planetesimais. “A formação dos planetas no Sistema Solar exterior começou mais tarde, mas também terminou mais depressa; os planetas interiores precisaram de muito mais tempo,” acrescentou Lichtenberg. Dado que o segundo processo começou mais tarde, uma grande parte do alumínio-26 radioactivo já havia decaído, o que significa que uma quantidade mais pequena de elementos voláteis evaporou. Como resultado, a região externa viu a formação de gigantes de gás e gelo como Júpiter, Saturno ou Úrano.

Nova combinação de dados actuais

“O nosso modelo também lança uma nova luz sobre o crescimento dos planetesimais originais no Sistema Solar interior, que continuaram até formar os planetas terrestres como a nossa Terra,” diz Schönbächler. De acordo com o modelo, a fase inicial foi dominada por colisões entre os planetesimais. Mais tarde, a gravidade destes corpos fez com que atraíssem e acumulassem partículas de poeira num processo que os especialistas chamam de “acreção de seixos”. Seguiu-se outra fase de colisões até ao fim do processo de formação da Terra, quando colidiu com um último grande pedaço. Este impacto fez com que o jovem planeta ejectasse material que acabou por formar a Lua. As simulações também ilustram como os planetas migraram para mais perto do Sol à medida que se formavam, antes de se estabelecerem nas órbitas que vemos hoje.

“No nosso estudo, propomos um cenário geral que reproduz a composição e a história da formação do Sistema Solar,” diz Lichtenberg. E, de facto, os cálculos de computador correspondem aos dados de análises de meteoritos e observações astronómicas. “Esta combinação de dados actuais de meteoritos e modelos de desenvolvimento é nova,” diz Schönbächler, “e estou encantada com a forma como tudo se alinha.”

Astronomia On-line
29 de Janeiro de 2021


4678: O Sistema Solar formou-se em menos de 200.000 anos. Foi como “uma gravidez de 12 horas”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Martin Kornmesser, The International Astronomical Union / Wikimedia

O Sistema Solar formou-se em menos de 200.000 anos, um período de tempo considerado muito curto tendo em conta a escala astronómica.

Esta é a conclusão de uma nova investigação que levou a cabo uma série de análises isotópicas do elemento químico molibdénio encontrado em meteoritos antigos.

O material que compõe o Sol e o restante Sistema Solar é fruto do colapso de uma grande nuvem de gás e poeira, que ocorreu há cerca de 4,5 mil milhões de anos, tal como escreve a agência noticiosa espanhola Europa Press.

Olhando para outros sistemas estelares que se formaram de forma semelhante à do Sistema Solar, os astrónomos estimaram que demora cerca de um a dois milhões de anos para o colapso de uma nuvem e a ignição de uma estrela, mas esta é a primeira investigação capaz de fornecer números sobe o nosso próprio sistema solar.

“Até então, o período de formação não era realmente conhecido para o nosso sistema solar”, afirmou o cosm-químico Greg Brennecka, do LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory), autor principal do estudo, citado em comunicado.

“Esta investigação mostra que esse colapso, que levou à formação do Sistema Solar, ocorreu de forma muito rápida, em menos de 200.000 anos”, continuou, antes de exemplificar: “Se escalarmos tudo isso para a vida humana, a formação do Sistema Solar poderia ser comparada a uma gravidez de 12 horas em vez de nove meses“.

“Este foi um processo rápido”, concluiu.

O procedimento experimental

Os sólidos mais antigos do Sistema Solar são as inclusões ricas em cálcio e alumínio (CAI, na sua sigla em inglês), e essas amostras fornecem um registo directo da formação do Sistema Solar. Essas inclusões de um micrómetro a um centímetro encontradas em meteoritos formaram-se num ambiente de altas temperaturas (mais de 1.300 graus Kelvin), provavelmente perto do ainda jovem Sol.

Foram depois transportadas para a zona onde os meteoritos condritos carbonáceos (e os seus corpos-mãe) se formaram, onde estão actualmente. A maioria dos CAIs foi formada há 4.567 milhões de anos, num período de aproximadamente 40.000 a 200.000 anos.

E é exactamente a partir daqui que se desenvolveu o o trabalho do LLNL: a equipa internacional de cientistas mediu as composições isotópicas e elementos de molibdénio (Mo) numa variedade de CAIs extraídos de meteoritos condritos carbonáceos, incluindo Allende, o maior condrito carbonáceo já encontrado na Terra.

Uma vez que a equipa de cientistas descobriu que as diferentes composições isotópicas de Mo dos CAIs cobrem toda a gama de material que se formou no disco protoplanetário, em vez de apenas uma pequena fracção, essas inclusões devem ter-se formado dentro do intervalo de tempo do colapso da nuvem.

Assim, e tendo em conta que o intervalo de tempo observado de acreção estelar (1-2 milhões de anos) é muito mais longo do aquele que foi necessário para a formação de CAIs, a equipa foi capaz de determinar em que fase astronómica na formação do Sistema Solar se registou a formação de CAIs e, em última análise, a rapidez com que o material que compõe o Sistema Solar se expandiu.

Os resultados da investigação foram publicados recentemente na revista Science.

ZAP //

Por ZAP
18 Novembro, 2020


4419: Lua pode ter afectado a atmosfera da Terra aquando a sua formação

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/LUA

Há 4,5 mil milhões de anos, um corpo celeste do tamanho do planeta Marte colidiu com a Terra. Para muitos cientistas, este fenómeno originou a Lua, o satélite natural que conhecemos hoje. Aliás, esse grande corpo desfez-se e deu origem a uma grande quantidade de detritos.

Tendo sido esse um impacto absurdo, os cientistas descobriram agora que pode ter saído muito caro à Terra.

O impacto na atmosfera da Terra

Num estudo publicado no Astrophysical Journal Letters, cientistas revelam que a colisão de um corpo celeste, do tamanho de Marte, com a Terra, há mais de 4 mil milhões de anos, provocou uma dispersão de detritos. De entre esses, surgiu a nossa Lua. Aliás, descobertas deste tipo lançam muitas questões, mas também respostas, tanto sobre as colisões cósmicas, como também a forma como estas afectam a atmosfera dos planetas e, consequentemente, influenciam a sua habitabilidade.

De acordo com os autores do estudo, a colisão que deu origem à Lua pode ter proporcionado uma perda de 10 a 60 por cento da atmosfera da Terra. Para chegar a esta conclusão, os cientistas realizaram mais de 300 testes computorizadas. Ali, simularam as colisões de objectos maciços com planetas rochosos e atmosferas finas, como é o caso da Terra. Ademais, testaram esses impactos simulando o tamanho e a massa do objecto que colidia.

O objectivo dos cientistas é perceber o impacto que as colisões cósmicas podem ter nos planetas. Neste caso, descobriram que o impacto do corpo que deu origem à Terra provocou uma perda de 10 a 60 por cento da atmosfera.

Como se terá formado o nosso satélite natural?

Existem várias teorias que explicam o nascimento da Lua. Uma delas dita que o satélite natural, como já vimos, foi formado a partir de detritos espaciais, depois de um corpo gigante impactar a Terra. Depois, uma que sugere que a Lua foi formada ao mesmo tempo que o planeta, e outra que explica que o satélite natural foi capturado pelo campo gravitacional dele.

Além de explicar como a Lua se formou, este novo estudo detalha uma nova forma de perceber como é que as colisões levam a que as atmosferas dos planetas se percam. Assim sendo, o resultou ditou que depende de um conjunto de variáveis a ter em conta: ângulo de colisão, objecto que colide, por exemplo.

Conforme sabemos, a atmosfera de um planeta afecta a sua habitabilidade. Aliás, é um dos principais factores que permite que exista vida na Terra como a conhecemos.

Segundo os cientistas, esses impactos que a Terra foi sofrendo, ainda que intensos, tornaram a Terra naquilo que ela é hoje: um planeta habitável.

Autor: Ana Sofia
01 Out 2020

 

 

2924: Rochas lunares ajudam a formar nova imagem da Terra e Lua primitivas

CIÊNCIA

Os cientistas pensam que a Lua foi formada após a colisão de um grande objecto com a Terra, mas os detalhes são escassos acerca do que aconteceu depois.
Crédito: William Hartmann

A maioria das pessoas só encontra rubídio como a cor púrpura dos fogos-de-artifício, mas o metal obscuro ajudou dois cientistas da Universidade de Chicago a propor uma teoria de como a Lua se pode ter formado.

Realizado no laboratório do professor Nicolas Dauphas, cuja investigação pioneira analisa a composição isotópica das rochas da Terra e da Lua, o novo estudo mediu o rubídio nos dois corpos planetários e criou um novo modelo para explicar as diferenças. A descoberta revela novas ideias sobre um enigma acerca da formação da Lua que tem dominado ao longo da última década o campo da ciência lunar, conhecido como “crise isotópica lunar.”

Esta crise começou quando novos métodos de teste revelaram que as rochas da Terra e da Lua têm níveis surpreendentemente semelhantes de alguns isótopos, mas níveis muito diferentes de outros. Isto confunde os dois principais cenários de como a Lua se formou: um diz que um objecto gigante colidiu com a Terra e levou com ele um grande pedaço da Terra para formar a Lua (neste caso a Lua deve ter uma composição decisivamente diferente, principalmente o outro objecto); e o outro cenário é que esse objecto obliterou a Terra e os dois corpos celestes acabaram-se formando a partir dos destroços resultantes (neste caso, as duas composições devem ser virtualmente idênticas).

“Há claramente algo aqui em falta,” disse Nicole Nie, doutoranda e autora principal do estudo publicado recentemente na revista The Astrophysical Journal Letters. Ex-aluna do laboratório de Dauphas, Nie está agora no Instituto Carnegie para Ciência.

Para testar diferentes teorias, o laboratório de Dauphas tem uma colecção de rochas lunares emprestadas pela NASA (representando cada uma das missões Apollo que recuperaram amostras). Nie criou uma maneira rigorosa de medir os isótopos de rubídio – um elemento que nunca havia sido medido com precisão nas rochas da Lua porque é tão difícil isolar do potássio, que é quimicamente extremamente semelhante.

O rubídio faz parte de uma família de elementos que sempre aparece com diferentes proporções de isótopos na Lua em comparação com a Terra. Quando Nie examinou as rochas lunares, descobriu que continham menos isótopos leves de rubídio e mais isótopos pesados do que as rochas da Terra.

“Não havia realmente nenhuma estrutura para explicar esta diferença,” disse Dauphas, professor no Departamento de Ciências Geofísicas. “De modo que decidimos fazer uma.”

Começaram com a ideia de que tanto a Terra quanto o objecto gigante foram vaporizados após o impacto. Neste cenário, uma massa que se tornará a Terra coalesce lentamente e um anel exterior de detritos forma-se em seu redor. Ainda está tão quente, com mais de 3300º C, que este anel é provavelmente uma camada exterior de vapor em redor de um núcleo de magma líquido.

Com o tempo, Nie e Dauphas supõem, os isótopos mais leves de elementos como o rubídio evaporam-se mais rapidamente. Estes condensam-se na Terra, enquanto o resto dos isótopos mais pesados deixados para trás no anel eventualmente formam a Lua.

Isto disse-lhes mais sobre o aspecto da Terra e da Lua primitivas. Como sabem exactamente quanto mais dos isótopos leves evaporaram, trabalharam para trás para descobrir o aspecto da camada de vapor – quanto mais saturada, mais lenta a evaporação (pense em tentar secar a sua roupa num dia muito húmido nos trópicos, vs. num dia muito seco no deserto).

Isto é útil porque as características exactas desta fase inicial são difíceis de determinar. Os resultados também encaixam bem com medições anteriores de outros isótopos em rochas lunares, como o potássio, cobre e zinco. “O nosso novo cenário pode explicar quantitativamente o esgotamento lunar não apenas do rubídio, mas também da maioria dos elementos voláteis,” salientou Nie.

O estudo é um passo há muito necessário para ligar as linhas entre medições isotópicas e modelos físicos dos corpos proto-planetários, acrescentou Dauphas.

“Este elo estava em falta e esperamos que ajude a restringir, no futuro, os cenários para a formação da Lua e da Terra,” concluiu.

Astronomia On-line
29 de Outubro de 2019

 

2097: O nosso planeta está a engolir o fundo do mar (e a cuspir diamantes)

CIÊNCIA

Steven Depolo / Flickr

Vestígios de sal presos em muitos diamantes mostram que as pedras formaram-se a partir do fundo do mar antigo que ficou enterrado debaixo da crosta da Terra.

A maioria dos diamantes encontrados na superfície da Terra formou-se dessa maneira; outros são criadas pela cristalização de fundições profundas no manto, de acordo com a investigação de uma equipa de geo-cientistas da Universidade Macquarie.

Nas experiências que recriam as pressões e temperaturas extremas encontradas a 200 quilómetros de profundidade, Michael Förster, Stephen Foley, Olivier Alard e colegas da Goethe Universität e Johannes Gutenberg Universität, na Alemanha, demonstraram que a água do mar em sedimentos da parte inferior do oceano reage da maneira correta para produzir o equilíbrio de sais encontrados no diamante.

O estudo, publicado na revista Science Advances, estabelece uma longa questão sobre a formação de diamantes. “Havia uma teoria de que os sais presos dentro dos diamantes vinham da água do mar marinha, mas não podiam ser testados”, disse Michael Förster, em comunicado. “A nossa investigação mostrou que vieram de sedimentos marinhos.”

Os diamantes são cristais de carbono que se formam sob a crosta terrestre em partes muito antigas do manto. São trazidos à superfície em erupções vulcânicas de um tipo especial de magma chamado kimberlito.

Enquanto diamantes são geralmente feitos de carbono puro, os diamantes fibrosos, que são nublados e menos atraentes para joalheiros, incluem pequenos traços de sódio, potássio e outros minerais que revelam informações sobre o ambiente onde se formaram. Os diamantes fibrosos são triturados e usados ​​em aplicações técnicas, como brocas de perfuração.

Os diamantes fibrosos crescem mais rapidamente que os diamantes, o que significa que prendem minúsculas amostras de fluidos em redor deles enquanto se formam. “Sabíamos que algum tipo de fluido salgado deve estar por perto enquanto os diamantes estão a crescer e agora confirmamos que o sedimento marinho se encaixa na conta”, referiu Michael Förster.

Para que esse processo ocorra, uma grande laje do fundo do mar teria de deslizar até uma profundidade de mais de 200 quilómetros abaixo da superfície muito rapidamente, num processo conhecido como subducção no qual uma placa tectónica desliza por baixo de outra. A descida rápida é necessária porque o sedimento deve ser comprimido a mais de quatro gigapascals (40 mil vezes a pressão atmosférica) antes de começar a derreter nas temperaturas de mais de 800°C encontradas no antigo manto.

Para testar a ideia, os cientistas realizaram uma série de experiências de alta pressão e alta temperatura. Colocaram amostras de sedimentos marinhos num navio com uma rocha chamada peridotito, que é o tipo mais comum de rocha encontrado na parte do manto onde os diamantes se formam. Depois, aumentaram a pressão e o calor, dando tempo às amostras para reagirem umas com as outras em condições como as encontradas em diferentes lugares do manto.

Em pressões entre quatro e seis gigapascais e temperaturas entre 800ºC e 1100°C, correspondendo a profundidades entre 120 e 180 quilómetros abaixo da superfície, encontraram sais formados com um balanço de sódio e potássio que se aproxima dos pequenos traços encontrados em diamantes.

“Demonstramos que os processos que levam ao crescimento de diamantes são impulsionados pela reciclagem de sedimentos oceânicos em zonas de subducção”, diz Michael Förster. “Os produtos de nossos experimentos também resultaram na formação de minerais que são ingredientes necessários para a formação de magmas de kimberlito, que transportam diamantes para a superfície da Terra.”

ZAP //

Por ZAP
3 Junho, 2019



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2018: Vulcão das Bermudas formou-se de uma forma nunca antes vista na Terra

jurvetson / Flickr

Um vulcão nas Bermudas formou-se de uma forma nunca antes vista na Terra. O vulcão parece ter surgido a partir de um material que se ergue de uma região nas profundezas – a zona de transição.

A zona de transição é a região entre o manto superior e inferior. Estende-se entre 402 a 400 a 643 quilómetros abaixo da superfície do planeta e é rico em água, cristais e rocha derretida.

Os vulcões, normalmente, formam-se quando as placas tectónicas são empurradas ou separadas, produzindo uma fenda na superfície da Terra por onde o magma pode escapar. Também se podem formar em hotspots, onde plumas do manto se levantam – o Hawai é um exemplo disso.

Agora, investigadores descobriram que vulcões também se podem formar quando o material sobe da zona de transição. A equipa acredita que houve um distúrbio na zona de transição que forçou o material nesta camada a derreter e a mover-se em direcção à superfície. As descobertas foram publicadas na revista Nature.

Os geólogos estavam a analisar um vulcão agora adormecido sob o Oceano Atlântico, responsável pela formação das Bermudas. Olhando para a composição química de uma amostra central de 792 metros, poderiam construir uma imagem da história vulcânica das Bermudas.

“Antes do nosso trabalho, as Bermudas foram interpretadas como o resultado de uma profunda anomalia térmica no manto da Terra, mas não havia dados directos para apoiar essa ideia. Isto é devido ao facto de que o edifício vulcânico é completamente coberto por calcário”, disse Cornell Esteban Gazel, um dos autores do estudo, à Newsweek.

Em comunicado, Gazel disse que estavam à espera para mostrar que o vulcão era uma formação como a do Hawai. Porém, as medições feitas a partir da amostra central eram diferentes de tudo visto antes, sugerindo que a lava veio de uma fonte não identificada.

As amostras continham marcas da zona de transição. Em comparação com amostras retiradas de zonas de subducção, havia mais água aprisionada nos cristais. Sabe-se que a zona de transição contém vastas quantidades de água – um estudo calcula que há três vezes mais água nessa região da Terra do que em todos os oceanos do mundo.

“Suspeitei pela primeira vez que o passado vulcânico das Bermudas era especial enquanto experimentava o núcleo e notei as diversas texturas e mineralogia preservadas nos diferentes fluxos de lava”, disse a principal autora, Sarah Mazza, da Universidade de Münster, na Alemanha. “Rapidamente confirmamos enriquecimentos extremos em composições de elementos-traço. Foi emocionante ver os nossos primeiros resultados. Os mistérios das Bermudas começaram a desvendar-se”.

Modelos numéricos desenvolvidos pela equipa indicam um distúrbio na zona de transição que força o material a subir. Acredita-se que tenha ocorrido há cerca de 30 milhões de anos e forneceu a base em que as Bermudas se encontram hoje. “Encontramos uma nova maneira de fazer vulcões“, rematou Gazel.

ZAP //

Por ZAP
21 Maio, 2019



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1601: Cientistas conseguiram finalmente provar uma grande teoria da formação do Sistema Solar

NASA

Há algum tempo que os investigadores tinham uma ideia sobre a formação do Sistema Solar, mas nunca a tinham testado e confirmado – até agora.

Planetas, estrelas e buracos negros crescem a consumir material de um disco giratório. Embora esses discos possam diferir em tamanho, todos dependem, em grande parte, da grande força da gravidade, que os mantém a girar em torno da massa central.

A gravidade permite que pequenos aglomerados cresçam para aglomerados maiores. Mas não é suficiente puxar todo o disco para o meio num grupo gigante, porque o momento angular está a puxar esses blocos para longe do centro à medida que giram.

Isso é uma boa notícia, porque significa que o universo é composto por mais do que apenas aglomerados de matéria gigantes e solitários. É também por isso que a Terra gira à volta do Sol, em vez de cair e incendiar-se.

Porém, este tipo de acumulação central às vezes acontece, e é por isso que vemos coisas como planetas, estrelas e buracos negros activos no universo em nosso redor. Algo parecia estar a faltar no momento angular básico versus a teoria da gravidade.

A chave é que estes discos giratórios de material também têm uma carga eléctrica. E, como estão em movimento, significa que estão a gerar um campo magnético. O movimento turbulento de muitos pequenos objectos neste campo magnético leva a instabilidades, e os objectos começam a trocar o momento angular: alguns perdem-no e caem mais perto do centro, enquanto outros ganham-no e afastam-se mais.

Investigadores do Laboratório de Física de Plasma de Princeton apresentaram uma maneira de testar este princípio básico, chamado de instabilidade magneto-rotacional, ou ressonância magnética. Os resultados foram publicados na revista científica Communications Physics.

As pessoas assumiram durante muito tempo que a ressonância magnética fará com que os discos de material se espalhem, empurrando o material para perto do centro, onde pode cair numa estrela central ou buraco negro, e material externo mais distante.

Procurar evidências de ressonância magnética no espaço é complicado. Os investigadores conseguem ver os resultados do material a acumular-se no centro de um sistema – uma estrela nasce ou um buraco negro dispara jactos activos. Mas medir o fluxo de material com precisão suficiente para testar a ressonância magnética está além das nossas habilidades actuais.

Nos laboratórios, o análogo mais próximo de um disco giratório gigante de plasma e poeira carregados seria um tanque circular de metal líquido, que também é difícil de medir – para não mencionar caro e ocasionalmente perigoso.

Assim, Eric Blackman, autor do artigo, e os seus colegas adoptaram a abordagem mais simples, com molas em vez de campos magnéticos e pesos, em vez de nuvens de materiais carregados. Encheram cilindros rotativos concêntricos com água e fixaram uma bola com peso com uma mola ao centro. Girando os cilindros, poderiam reproduzir os efeitos da ressonância magnética.

Acontece que a ressonância magnética funciona exactamente como os investigadores previram há muito tempo: empurra materiais próximos. “Não importa o quanto pensemos que algo é verdade e como soa plausível”, referiu Blackman, “Depois de teste, isso torna-o mais robusto”.

O resultado pode não ser surpreendente, e pode não mudar a maneira como os astrónomos entendem a formação de estrelas e planetas. Mas é a função mais fundamental da ciência: provar por experiência algo que as pessoas até agora acreditavam ser verdade.

ZAP // Discover

Por ZAP
16 Fevereiro, 2019

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1426: Afinal, os tornados não se formam como os meteorologistas pensavam

CIÊNCIA

(CC0/PD) skeeze / Pixabay

Se imaginarmos um tornado a formar-se, pensamos numa nuvem em forma de funil a descer dos céus como se fosse um dedo malicioso a tocar na Terra. No entanto, este modelo “de cima para baixo” da génese dos tornados pode, afinal, estar errado.

Esqueça os tornados que, na sua cabeça, se formam nas nuvens e descem até à Terra. Segundo uma pesquisa recente, os tornados formam-se a partir do zero.

Segundo os cientistas, este fenómeno pode formar-se muito rapidamente, em alguns minutos. É por este motivo que capturar o nascimento de um tornado não é tarefa fácil, especialmente perto do solo, onde as árvores e as casas podem atrapalhar. Ainda assim, a meteorologista Jana Houser, da Universidade de Ohio, vem perseguindo-os há anos.

Através de um radar Doppler móvel, a especialista conseguiu obter dados abrangentes sobre quatro tornados nascidos de tempestades de super-células raras, surpreendentes e também perigosas.

Na sua investigação, a meteorologista chegou à conclusão que nenhum dos tornados começou no céu. No caso do tornado El reno, de 2013, a equipa de Houser obteve um “conjunto de dados sem precedentes” durante a génese do tornado, que permitiu à equipa concluir que o fenómeno começou a 10 metros acima do solo – e muito longe do céu.

Para ajudar na investigação, a equipa teve acesso a centenas de fotografias do fenómeno meteorológico, captadas por “caçadores de tempestades” que estavam presentes em massa. Durante a análise, a equipa comparou as fotografias com os dados das medições de radar da velocidade do vento.

E foi aí que surgiu a maior surpresa: as fotografias mostravam um claro tornado no chão antes de os dados mostrarem qualquer rotação em altitudes mais altas. Assim, a equipa voltou a analisar os dados do radar e encontrou a rotação no solo antes de, efectivamente, se materializar nas nuvens.

O conjunto de dados referentes a outros três tornados analisados mostraram padrões semelhantes, apesar de o tornado El Reno de 2011 ter mostrado rotações em múltiplas elevações diferentes em simultâneo. Isto significa que pode haver diferentes modos de tornadogénese, mas, ainda assim, os cientistas concluíram que os tornados não começaram no céu.

A equipa realça que quatro tornados é um tamanho de amostra muito pequeno, tendo em conta a média de mais de mil tornados registada nos Estados Unidos todos os anos.

Ainda assim, entender como se formam os tornados pode ajudar a proteger as pessoas que são, todos os anos, feridas e mortas por essas tempestades, adianta o Science Alert.

Actualmente, a detecção dos tornados é baseada na velocidade do vento nas nuvens. Se a formação começar perto do solo – e se puder ser detectada – isso pode adicionar preciosos segundos aos primeiros avisos de tornados.

A equipa apresentou a sua investigação no dia 14 de Dezembro na reunião anual da American Geophysical Union. Admitem a necessidade de mais análises, mas mantêm este avanço debaixo de olho. “Com base neste modelo, podemos estar mais confiantes na hora de emitir um aviso de um tornado”, concluiu Houser.

LM, ZAP //

Por LM
18 Dezembro, 2018

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