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segunda-feira, 31 de janeiro de 2022

Por que a Nasa está explorando as profundezas dos oceanos

 Caros Leitores;






O veículo robótico subaquático Orpheus aventura-se em regiões não mapeadas nas profundezas do oceano.

Nossos oceanos cobrem mais de 70% da superfície da Terra, e mais de 80% deles permanecem inexplorados. Costuma-se afirmar que sabemos mais sobre a superfície de Marte e da Lua que sobre o leito oceânico do nosso próprio planeta.

A Nasa está em uma missão para mudar isso. A agência espacial norte-americana está explorando as profundezas oceânicas em busca de indicações de qual poderá ser a aparência dos oceanos em outros planetas, a fim de expandir os limites da ciência e da tecnologia em um dos ambientes mais extremos da Terra. É uma missão cheia de maravilhas, perigos e um risco de implosão que não pode ser menosprezado.

A esperança é que as descobertas subaquáticas da missão ajudem a desvendar alguns dos mistérios do espaço sideral, além de testar parte do equipamento e os experimentos necessários para missões em outros pontos do Sistema Solar.

As profundezas dos oceanos da Terra são surpreendentemente similares a algumas das condições que a Nasa espera encontrar em outros mundos do nosso Sistema Solar. Elas poderão até fornecer indicações sobre os lugares onde os cientistas deverão procurar vida alienígena.

As partes mais profundas dos oceanos da Terra são conhecidas como a zona hadal. Seu nome vem de Hades, o deus grego do submundo, e é um lugar hostil que faz jus à denominação. Ela consiste de fossas e canais profundos e se estende até 11 km abaixo da superfície dos oceanos do planeta. Ao todo, ela representa uma área de leito marítimo equivalente ao tamanho da Austrália — e poucos veículos conseguem sobreviver a um mergulho nesse abismo escuro.

É na zona hadal que os cientistas da Nasa, em parceria com o Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI, na sigla em inglês) de Massachusetts, nos Estados Unidos, estão tentando explorar e sondar os limites da vida na Terra.

Até a linguagem empregada pelos cientistas para suas missões naquela região utiliza termos adotados pela exploração espacial. Nos últimos anos, biólogos marinhos enviaram diversos "módulos de aterrissagem" equipados com sensores e câmeras para "aterrissagens acidentadas" sobre o leito da zona hadal, onde eles fazem medições.






Antes considerados desprovidos de vida, descobriu-se que os respiradouros hidrotérmicos nas profundezas do oceano estão repletos de criaturas vivas.

Mas os engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa no sul da Califórnia, nos Estados Unidos, estão construindo um novo veículo subaquático autônomo chamado Orpheus — o nome em inglês do herói da Grécia antiga que viajou para o submundo e voltou — para mapear as profundezas mais inacessíveis.

Utilizando tecnologia de navegação visual similar à da sonda Perseverance da Nasa em Marte, Orpheus possui câmeras altamente sensíveis para identificar formações rochosas, conchas e outras características do leito oceânico e elaborar mapas tridimensionais pontilhados com marcas do terreno — ou melhor, marcas do leito oceânico. Isso permite que o robô encontre seu caminho e reconheça lugares onde já esteve, mas deverá também ajudar a lançar novas luzes sobre a biodiversidade daquele ambiente hostil.

"Orpheus é um veículo que serve de portal", afirma Tim Shank, biólogo das profundezas marinhas que está liderando o programa de exploração hadal do WHOI. "Se ele funcionar, não haverá lugar no oceano aonde não possamos ir".

Não é a primeira vez que Shank tenta atingir as profundezas escuras da zona hadal. Em 2014, o veículo predecessor de Orpheus — Nereus — foi enviado para a Fossa de Kermadec, a nordeste da Nova Zelândia. Mas o veículo subaquático implodiu a cerca de 10 mil metros de profundidade, muito provavelmente devido à imensa pressão.

"Depois de 12 horas, nós o vimos emergir em pequenos pedaços", relembra Shank, acrescentando que a perda de Nereus fez com que eles repensassem a forma de explorar as profundezas dos mares. Com o tamanho aproximado de um quadriciclo e pesando cerca de 250 kg, Orpheus foi projetado para ser muito mais leve, menor e mais barato que os veículos subaquáticos anteriores. E ele também deve ser mais ágil e capaz de entrar em fossas e respiradouros no leito oceânico que nunca haviam sido explorados antes.

Europa na Terra

Por muito tempo, os biólogos marinhos acreditaram que a vida na zona hadal era impossível — até que, quando os veículos submergíveis começaram a aventurar-se na região, na primeira metade do século 20, ficou evidente que a vida poderia suportar aquelas condições.

Mas ainda se acreditava na época que todos os organismos vivos fossem sustentados por uma cadeia alimentar abastecida, em última análise, pela fotossíntese. Plantas, algas e algumas bactérias marinhas nas águas da superfície convertem a energia do Sol em açúcares que são armazenados na sua matéria orgânica. Essa matéria é comida pelos herbívoros que, por sua vez, são comidos por animais carnívoros.

Os cientistas estavam convencidos de que os organismos do leito oceânico sobreviviam com matéria orgânica morta — carcaças de animais, fezes e a queda constante de outros detritos orgânicos, ou "neve marinha", flutuando de cima para baixo. Mas se acreditava que não haveria alimento suficiente para sustentar muitas criaturas marinhas e que as áreas mais profundas fossem ainda escuras e frias demais para a vida.

Essa percepção das profundezas oceânicas se alteraria em 1977, quando uma equipe de pesquisa norte-americana lançou um veículo de operação remota a 2.440 metros de profundidade no Oceano Pacífico. O veículo foi enviado para fotografar os respiradouros hidrotérmicos, onde o calor da atividade vulcânica emerge do leito oceânico.

Para sua surpresa, os cientistas descobriram ecossistemas vibrantes em volta dos respiradouros, repletos de organismos marinhos, como o peixe-caracol transparente e anfípodes — crustáceos que se parecem com pulgas — que nunca haviam sido vistos antes.

"Com essa descoberta, nós [encontramos] uma forma inteiramente nova de vida na Terra", afirma Shank. "Esses animais não precisam da luz solar direta... eles vivem das substâncias que saem do leito oceânico".

Os cientistas estavam perplexos: como essas espécies conseguem sobreviver à pressão esmagadora da zona hadal? "A pressão [ali] é de cerca de 1 mil atmosferas", explica Shank. "Ela é tão forte que as células individuais de um animal seriam arrancadas".

Desde aquela primeira observação em 1977, os cientistas descobriram que os organismos que vivem nas profundezas adaptaram-se em nível celular para sobreviver naquela região, segundo Shank. As criaturas da zona hadal, como os crustáceos anfípodes e o peixe-caracol, possuem enzimas chamadas piezólitos (palavra derivada de "piezin", ou pressão em grego), que impedem suas proteínas e membranas celulares de serem esmagadas sob pressão extremamente alta.

Os piezólitos combatem a pressão aumentando o espaço ocupado pelas proteínas no interior das células do organismo para compensar o peso da água à sua volta. "É como colocar estacas em uma tenda", compara Shank.









Orpheus foi construído usando parte da espuma remanescente do veículo submergível Deepsea Challenger, do cineasta James Cameron.

Descobrir organismos que podem não apenas sobreviver, mas proliferar-se nesse ambiente repressivo levanta questões importantes para os biólogos que examinam além dos domínios do nosso planeta - como se eles poderão também ser encontrados nos oceanos de outros mundos.

Abaixo da superfície de gelo de uma das maiores luas de Júpiter — Europa — encontra-se um oceano de água salgada. Acredita-se que ele tenha 60 a 150 mil metros de profundidade e contenha duas vezes mais água que todos os oceanos da Terra juntos. A luz do Sol não penetra na espessa camada de gelo de Europa, repleta de fraturas e rachaduras. Abaixo da crosta de gelo, a pressão é comparável à da zona hadal da Terra.

"Aqui temos Europa na Terra", afirma Shank. "Não vejo como podemos explorar Europa sem antes fazer o mesmo na Terra".

Um robô capaz de explorar a zona hadal da Terra poderá fazer o mesmo em uma lua congelada a 628 milhões de quilômetros de distância.

"O leito oceânico é uma grande plataforma de teste para podermos desenvolver a tecnologia necessária para uma missão bem sucedida até o oceano desses mundos", afirma Russell Smith, engenheiro do Laboratório de Propulsão de Jatos da Nasa, que é parte da equipe responsável pela construção de Orpheus.

Mas um robô em operação no espaço sideral ou nas profundezas do oceano precisa ser totalmente autônomo. "O robô precisa ser capaz de tomar decisões", afirma Smith, acrescentando que o objetivo é que Orpheus possa detectar e classificar DNA ambiental e substâncias da água, além de trazer amostras do leito oceânico.

Construir um robô para a zona hadal é um desafio incrível, segundo ele. Orpheus precisa suportar pressões intensas e temperaturas extremas. A água na zona hadal está pouco acima do ponto de congelamento, mas, nos respiradouros hidrotérmicos, as temperaturas podem atingir 370°C.

"Desenvolver um veículo que possa sobreviver é muito difícil", afirma Smith. "Você precisa de paredes muito espessas para evitar que o circuito eletrônico seja molhado ou esmagado".

Orpheus é parcialmente construído com espuma sintática, um material flutuante composto de esferas de vidro microscópicas embutidas em resina epóxi. A espuma usada em Orpheus vem de resíduos do material produzido para o veículo subaquático Deepsea Challenger, do diretor cinematográfico James Cameron, que desceu até o fundo da Fossa das Marianas, no oeste do Oceano Pacífico, em 2012.






Alvin foi o primeiro veículo operado por controle remoto a visitar respiradouros hidrotérmicos quando mergulhou até o leito oceânico profundo em 1977.

Como é totalmente escuro nas profundezas do oceano, Orpheus é equipado com uma enorme lanterna. Se a luz ficar ligada todo o tempo, ela esgotará rapidamente a bateria do robô, que ficaria encalhado nas esmagadoras profundezas. Para economizar energia, Orpheus entrará em modo de baixo consumo quando não estiver recolhendo amostras ou imagens, segundo explica Smith.

Missão para a Lua

Em 2017, a Nasa lançou o projeto chamado Exploração Analógica Subaquática Sistemática de Ciências Biogeoquímicas (Subsea, na sigla em inglês), para reunir os campos da exploração espacial e oceânica. Até o momento, foram conduzidas duas missões com veículos operados com controle remoto para respiradouros hidrotérmicos no Oceano Pacífico.

Acredita-se que a atividade vulcânica em volta do monte submarino Lō'ihi, a cerca de 30 km do litoral do Havaí, e do Dorsal de Gorda, a 120 km da divisa entre os Estados da Califórnia e de Oregon no litoral norte-americano, seja similar à encontrada nos mundos oceânicos de Europa e da lua de Saturno Encélado.

"Todo o projeto foi baseado em descobrir áreas nas profundezas dos nossos oceanos que realmente tivessem natureza análoga ao que prevemos encontrar em lugares como Encélado", afirma Darlene Lim, geobióloga da Nasa que lidera o programa Subsea e prepara os astronautas para a exploração da Lua e do espaço sideral.

Os cientistas usaram as missões Subsea para conseguir compreender melhor a química e a geologia desses respiradouros, bem como a vida em torno deles.

"Esses respiradouros são muito inócuos", afirma Lim. "Você precisa examinar com muita atenção para perceber alterações da temperatura da água que sai da terra e interage com a água do mar, muito fria. Até mesmo essa ação isolada é muito importante para podermos prever como explorar alguns desses mundos oceânicos do nosso Sistema Solar".

Poderão ainda passar décadas até podermos enviar robôs para Europa e Encélado, mas os cientistas da Nasa já estão aplicando nas missões espaciais o que aprenderam com a exploração das profundezas do oceano.

Em 2023, a Nasa enviará uma sonda robótica para procurar água congelada no polo sul da nossa Lua. Conhecida como Sonda de Exploração Polar para Investigar Substâncias Voláteis (Viper, na sigla em inglês), a missão estudará o gelo perto da cratera lunar Nobile, na esperança de que ele possa ser minerado para uso como combustível para foguetes ou água potável. Embora não opere embaixo d'água, uma sonda caminhando na Lua enfrentará muitos desafios técnicos idênticos.

"Estamos reunindo todo o aprendizado do Subsea e aplicando no Viper", afirma Lim, que também é a cientista vice-líder do projeto Viper.

O objetivo do programa Subsea foi garantir que os cientistas atinjam seus objetivos de pesquisa em condições extremamente desafiadoras, do ponto de vista da tecnologia e de comunicações.

Do ponto de vista operacional, a exploração oceânica e a espacial também têm muitos pontos em comum. Nesses dois campos, robôs são enviados para explorar ambientes traiçoeiros que os seres humanos não conseguem alcançar, apoiados por equipes remotas de cientistas. Mas poderá também ser conveniente preparar astronautas para controlar equipamento robótico de uma base lunar no futuro.

Menos de 10 cientistas foram para o mar com a missão Subsea. Eles trabalharam com um grupo maior de colegas em terra. Para a missão Viper, uma equipe irá operar a sonda na Terra quase em tempo real e precisará analisar dados e tomar decisões com muita rapidez.

A comunicação eficiente é fundamental durante essas missões, afirma Zara Mirmalek, cientista social da Nasa que ajuda os cientistas a se prepararem para exploração em ambientes extremos. Ela trabalhou nos programas Subsea e Viper.






Plumas de vapor d'água erguem-se da superfície gelada da sexta maior lua de Saturno, Encélado — sinais do oceano líquido oculto embaixo dela.

Para explorar as profundezas oceânicas, os cientistas precisam tomar decisões todo o tempo, dependendo das condições marítimas, do tempo e da salinidade. "Você sabe que terá menos tempo que o planejado", explica Mirmalek. "É muito mais difícil trabalhar nas profundezas oceânicas porque as condições são um grande desafio para a tecnologia".

Ela ressalta que, nas missões espaciais, as comunicações são extremamente limitadas. Como preparação para as condições do espaço sideral, Mirmalek restringiu os cientistas da missão Subsea para que se comunicassem entre si apenas uma vez por dia. "Não houve falhas — eles atingiram todos os seus objetivos de pesquisa", segundo ela.

Já Darlene Lim afirma que "tudo aquilo que aprendemos trabalhando em conjunto com a comunidade oceanográfica foi muito valioso, realmente inestimável, para ajudar-nos a confiar nos processos que estamos adotando para projetar nossas operações científicas para o Viper".

Mas, da mesma forma que nas missões para fora do planeta, a exploração do fundo dos oceanos também está permitindo à humanidade olhar para a Terra de outra maneira.

A Nasa afirma que suas explorações oceanográficas geraram "milhares" de descobertas científicas, mas elas também estão fornecendo outras informações que poderão ser vitais se quisermos continuar vivendo em um mundo com oceanos saudáveis. Precisamos compreender nossos ambientes oceânicos se quisermos salvá-los, segundo Laura Lorenzoni, cientista do programa de biogeoquímica e biologia dos oceanos da direção de missões científicas da Nasa.

"Isso é fundamental para a vida na Terra e as medições constantes que a Nasa realizou — e continua a realizar — são fundamentais para garantir o uso sustentável dos nossos recursos oceânicos", afirma ela.

Ou seja, a cada passo que damos rumo à exploração de outros mundos, aprendemos também um pouco mais sobre algumas das partes mais inexploradas do nosso próprio planeta azul.

Leia a íntegra desta reportagem (em inglês) no site BBC Future.

Fonte: BBC News / Isabelle Gerretsen / BBC Future / 22-01-2022 

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https://www.bbc.com/portuguese/vert-fut-60087784

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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

e-mail: heliocabral@coseno.com.br

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Cientistas descem a 8km de profundidade na Fossa do Atacama: 'Outro planeta'

 Caros Leitores;







Osvaldo Ulloa momentos antes da descida

Durante anos, os oceanógrafos chilenos Osvaldo Ulloa e Rubén Escribano imaginaram em suas conversas como seria a paisagem "alienígena" da Fossa do Atacama, a fenda impressionante que cai a mais de 8.000 metros de profundidade nas costas do Chile e do Peru, e que nenhum ser humano tinha visto diretamente.

Ulloa e Escribano, diretor e vice-diretor, respectivamente, do Instituto Milênio de Oceanografia da Universidade de Concepción, no Chile, tinham se resignado a estudar a Fossa do Atacama a partir da superfície.

Junto com sua equipe, eles mapearam parte da topografia da Fossa do Atacama pela primeira vez. Em 2018, durante a Expedição Atacamex, eles tiraram algumas fotos, vídeos, e coletaram amostras de água e DNA das estranhas criaturas que habitam o fundo deste submundo.

Chegar a essa profundidade, tecnicamente, é mais ou menos como ir à Lua - sonhar em ser testemunha ocular do seu objeto de estudo nunca tinha sido uma opção… Pelo menos, até agora.

Ambos os cientistas desceram ao local neste ano com a expedição do explorador americano Víctor Vescovo - que em 2019 se tornou a primeira pessoa a visitar os cinco pontos mais profundos dos cinco oceanos, pilotando um submarino especialmente construído para esse propósito.

Ulloa, Escribano e Vescovo são os primeiros seres humanos a descer à Fossa do Atacama.






Osvaldo Ulloa (à direita) e Rubén Escribano

Cada uma das duas viagens durou um total de dez horas, para as quais os aquanautas literalmente tiveram que se desidratar na noite anterior, levar roupas quentes e fazer um sanduíche.

Em dois mergulhos separados, primeiro Ulloa e depois Escribano embarcaram junto com Vescovo, em uma esfera de titânio muito pequena, coberta por uma espessa camada protetora de espuma sintética.

Apelidado de Limiting Factor (Fator Limitante, em tradução livre), em homenagem aos romances ficcionais de Ian Banks, o submarino é a maravilha tecnológica que rotineiramente abre as portas para a exploração da chamada zona hadal dos oceanos, ou seja, tudo o que existe abaixo de 6.000 metros.

"Esta foi a aventura da minha vida e o auge da minha carreira como pesquisador de ciências marinhas", disse Ulloa, de 60 anos, à BBC Mundo (serviço em espanhol da BBC), minutos depois daquele mergulho e já de volta à "nave-mãe", a embarcação Pressure Drop.

Silêncio e música no fundo do mar

"O interior da esfera é cinza escuro, tem duas cadeiras confortáveis e é forrado com tanques de oxigênio e interruptores para todos os aparelhos eletrônicos. Na parte inferior, há três escotilhas que permitem uma visão do fundo do mar. Fiquei impressionado com a suavidade da travessia e o silêncio, apenas interrompido pelas comunicações com a superfície".

A descida até o ponto mais profundo da Fossa - 8.069 metros, segundo os mapas feitos no dia anterior - levou três horas e meia. Ulloa imaginou que ficaria entediado, mas entre momentos de conversa com Vescovo, acabaram ouvindo música.






Osvaldo Ulloa se preparando para mergulho

Ulloa colocou uma música do cantor e compositor chileno Manuel García em dueto com Mon Laferte e mostrou a Vescovo fotos de seus filhos, que moram na Suécia. Por sua vez, Vescovo escolheu Tequila Sunrise, do grupo The Eagles, e contou-lhe sobre suas motivações para explorar as profundezas. Entre risos, decidiram que quando voltassem teriam tempo de ver um trecho da série espanhola El Cid. E assim foi.

Em algum momento da descida, comeram metade dos sanduíches: de atum para Vescovo e salada de ovos para Ulloa.

Uma vez no fundo, Vescovo manobrou a espaçonave sobre um incrível terreno de vales, cordilheiras e outras formações rochosas que trarão informações importantes sobre a geologia característica desta região do planeta.

"Também ficamos impressionados com o grande número de holotúrias, uma espécie de pepino-do-mar que foi encontrada em outras trincheiras, mas que estava presente em grande abundância aqui", diz Ulloa.

"Mas se há algo que eu, como microbiologista, queria nesta expedição, era encontrar "tapetes" de colônias de micróbios. E é por isso que vê-los com meus próprios olhos foi algo extraordinário, a confirmação pela primeira vez de sua existência na Fossa do Atacama e a mais de 8.000 metros.






Imagem das Holotúrias, uma espécie de pepino do mar

'Outro planeta'

Para Rubén Escribano, de 64 anos, a experiência, dois dias depois, foi igualmente intensa.

Como seu interesse é a fauna, Vescovo desceu apenas até 7.330 metros, explorando a vertente leste da Fossa em busca de organismos mais abundantes.

Eles encontraram criaturas inesperadas para tais profundidades, como corais de água fria e uma estrela do mar solitária. Eles também foram capazes de observar animais presentes em maior número do que em qualquer outra Fossa estudada até agora. Incluindo vermes poliquetas, crustáceos anfípodes e outras criaturas hadais, que só agora começaram a ser estudadas.

"Disseram-me que tínhamos que estudar a Fossa, mas não me disseram que tínhamos que ir até lá", brincou Escribano, assim que saiu do submersível e pisou no convés.

"Foi algo mágico, como pousar em outro planeta e ver as estruturas construídas por esses seres. Imaginei que fossem pequenas cidades feitas por vermes e crustáceos que fazem caminhos no sedimento".






Ulloa e Vescovo dentro do submarino Limiting Factor

A Expedição Atacama Hadal também fez mapas em alta resolução de vários trechos da Fossa do Atacama, que, com 5.900 quilômetros de extensão, é uma das fendas mais longas do oceano profundo. Uma estrutura formidável que nasce onde a placa de Nazca afunda sob a da América do Sul, o que causa os terremotos e tsunamis que atingem essa região.

Os mapas serão fundamentais para determinar o local ideal para instalar os sensores de um futuro projeto para estabelecer o primeiro sistema de observação ancorado no fundo do oceano, um esforço titânico em construção pela comunidade científica chilena.










Estudar como as condições físicas, geoquímicas e biológicas presentes na área mudam ao longo do tempo forneceria a base científica que pode ser usada para eventualmente observar os efeitos das mudanças climáticas em altas profundidades. E para entender melhor os processos que causam grandes terremotos e tsunamis na região.

"Tivemos um acesso único para dar um salto na ciência oceanográfica chilena e estou confiante de que essa conquista inspirará novas gerações", disse Ulloa.

Por sua vez, Vescovo diz estar comprometido com o esforço de continuar mapeando dezenas de milhares de quilômetros quadrados por mês para apoiar a iniciativa GEBCO 2030, que busca concluir o mapeamento de todo o fundo do mar até 2030.

Fonte: BBC.COM/ Ângela Posada-Swafford  /31-01-2022


  • https://www.bbc.com/portuguese/internacional-60176963     

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Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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domingo, 30 de janeiro de 2022

Cientistas brasileiros na liderança do maior observatório de raios gama do mundo

 Caros Leitores;





Em comparação simulada com o observatório HESS, na Namíbia, e o telescópio Fermi Gamma-Ray, o CTA explora melhor fontes de emissão de raios gama - produzidos pela aceleração de partículas subatômicas em alguns dos processos mais violentos do Universo. A faixa de frequência detectada pelo CTA é cerca de 10 trilhões mais energética do que a luz visível. Imagem: CTA Collaboration.

CTA medirá fontes extremas de energia com 100 telescópios, o primeiro deles construído com tecnologia nacional; físico da USP é eleito presidente do conselho científico

Nem estrelas normais, nem planetas. O observatório internacional Cherenkov Telescope Array (CTA) deverá gerar informações precisas sobre os eventos mais extremos que ocorrem no Universo, como explosões de supernovas, em núcleos de galáxias e colisão de buracos negros. Para isso, o projeto prevê a construção e a instalação de aproximadamente 100 telescópios – pelo menos 95 a mais do que o mais moderno observatório em operação. Alguns deles tem partes fundamentais sendo construídas por cientistas brasileiros, com tecnologia patenteada por institutos de pesquisa e indústria nacionais. Além da execução, a presidência da assembleia científica do CTA também é brasileira, tendo o professor Luiz Vitor de Souza Filho, do Instituto de Física da USP em São Carlos, à frente do consórcio internacional pelos próximos dois anos.

A liderança do país no maior observatório de raios gama do mundo é um reconhecimento à trajetória da ciência brasileira na Astrofísica de Partículas; em especial, ao legado de César Lattes, herói nacional que abriu caminhos para a física experimental no Brasil e em países vizinhos.

Eu sempre soube que haveria um interesse dos cientistas, porque é uma área em que o Brasil tem tradição. A comunidade internacional hoje enxerga a contribuição brasileira e a nossa contribuição no experimento, caso contrário eu não teria sido eleito. Então, vejo como uma grande honra e uma tremenda responsabilidade”, afirma Vitor de Souza sobre a escolha como representante dos membros do consórcio, que também conta com uma assembleia financeira independente. O Brasil contribui financiando o projeto por meio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Fundação de Apoio à Ciência, Tecnologia e Inovação do Paraná – Fundação Araucária, Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), e Instituto Serrapilheira. O custo estimado do observatório é de 350 milhões de euros.

Uma generosa fatia deste orçamento vem da Fapesp, que recentemente aprovou um projeto temático no valor de R$ 10 milhões, para viabilizar a participação dos pesquisadores na construção, análise de dados e produção de resultados científicos revolucionários em Física e Astrofísica.

Fronteira do Conhecimento

Desde 2013, quando foi anunciada sua implementação, o CTA adiou a previsão para o início da coleta de dados pelo menos duas vezes. Mesmo assim, o projeto avançou. A nova data para a conclusão da instalação dos cem equipamentos é em 2025, mas “a partir do 6º telescópio instalado, o CTA já será o melhor observatório em funcionamento”, lembra Souza. “O HESS [High Energy Stereoscopic System], dispõe de uma tecnologia um pouco antiga, nessa mesma área de pesquisa, com 5 telescópios em funcionamento”, completa.

A construção do observatório será um quebra-cabeças em escala mundial, com o Brasil assumindo a largada nas três classes de telescópios projetadas para cobrir uma faixa de energia de fótons de 20 gigaelétron-volt (GeV) até 300 teraelétron-volt (TeV). Em um primeiro momento, serão 37 telescópios de pequeno porte (SST), 23 de médio porte (MST) e quatro de grande porte (LST). “O grupo que eu coordeno contribui com o desenvolvimento, construção e testes do MST. Em uma das fotos do telescópio, você vê uma estrutura cinza. Essa é a estrutura que desenvolvemos e construímos no Brasil”, conta o presidente do conselho científico do CTA. Ele explica a atuação de outros dois grupos de pesquisadores brasileiros: um, coordenado pela Profª. Elisabete Dal Pino, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP, que vem contribuindo com o telescópio SST, e outro, coordenado pelo Prof. Ulisses Barres de Almeida, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, no Rio de Janeiro, que trabalha com o LST.

“A gente faz uma parte do telescópio, mas outros engenheiros e cientistas de outros países fazem outras partes e tudo tem que encaixar”, lembra Souza. Para ele, um dos aspectos mais fascinantes de sua área de pesquisa é a possibilidade de integração multidisciplinar, que atua na fronteira do desconhecido.

Inovação que gerou um pedido de patente pela criação de um braço mecânico de um dos telescópios de porte médio do CTA. A estrutura metálica sustenta uma câmera de mais de 2 toneladas e foi desenvolvida em parceria com a Orbital Engenharia de São José dos Campos, empresa do interior paulista. O protótipo obedeceu a protocolos internacionais de produção e foi instalado para testes em uma área do IRIS Adlershof, instituto de pesquisa ligado à Universidade Humboldt de Berlim.

No total, participam do empreendimento 25 países, com cerca de 1.500 pesquisadores de 150 centros de pesquisa. Só no Brasil, mais de 30 cientistas representam 11 institutos. O CTA também definiu os locais de instalação dos 100 telescópios que pretendem desvendar os mistérios do Universo extremo: Ilhas Canárias, na Espanha, para observações do céu no hemisfério norte e Deserto do Atacama, no Chile, para as observações no hemisfério sul. 

“Existem duas condições fundamentais para escolher o lugar onde vai ser o sítio: primeiro, tem que ser numa certa latitude do globo terrestre; não pode ser nem muito perto do Equador, nem muito perto dos polos. Segundo, você precisa ter um céu limpo! Céu sem nuvens, sem poluição; nem química, nem luz. Então, o melhor lugar do mundo hoje, para se fazer isso, é o Chile. O Chile é o melhor céu do mundo”, diz Souza. Diferentemente do sítio do hemisfério norte, as instalações do Chile deverão receber os três tipos diferentes de telescópio com a instalação dos telescópios LST já na primeira ampliação.

Enquanto esperam

Considerado uma evolução das experiências anteriores em observação de raios gama, o CTA será dez vez mais sensível e preciso do que os atuais HESS, VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) e MAGIC (Florian Goebel Telescopes). A estrutura é composta por espelhos, câmeras e tubos fotomultiplicadores que converterão até os mais fracos flashes de luz Cherenkov em sinais elétricos digitalizados e transmitidos.

Todo o esforço é para garantir a identificação de mais de mil novos objetos de maior energia, por meio das partículas subatômicas que os raios gama produzem ao entrarem em contato com a atmosfera da Terra. Caindo em forma de cascata, nem todas essas partículas, conhecidas como “chuveiros atmosféricos”, chegam a atingir a superfície da Terra. Mas, de acordo com informações da colaboração internacional, os grandes espelhos do CTA e suas câmeras de ultravelocidade poderão coletar, gravar o flash de luz de nanossegundos e rastrear a origem cósmica do raio gama detectado.

“E depois tem um processo de análise dos dados”, lembra Souza. “O que a gente faz é elaborar técnicas de análises, construir os nossos programas e, quando é possível, utilizar os dados dos observatórios que estão em funcionamento, agora”, explica. Segundo o pesquisador, o período é propício para treinamento, “para quando os dados estiverem prontos, a gente poder assumir alguma liderança”. Além das publicações científicas individuais, a colaboração gerou o livro Science with the Cherenkov Telescope Array, disponível em inglês neste link.

O novo presidente da assembleia acredita que esse tipo de experimento de grande proporção deveria integrar a política internacional do país. “É onde você tem acesso aos grandes resultados científicos, é o momento em que se pode envolver a indústria nacional em grande projetos e o que dá visibilidade para o país, lá fora”, conclui.

*Texto atualizado com alterações sobre a previsão de telescópios instalados e correções sobre seu funcionamento.

Fonte: Jornal USP /  Tabita Said / 24-01-2022

https://jornal.usp.br/universidade/cientistas-brasileiros-na-lideranca-do-maior-observatorio-de-raios-gama-do-mundo/     

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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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Eventos da NASA

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Fonte: NASA / 30-01-2022  

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