2925: 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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