LEDs feitos a partir de lixo orgânico

Inside Science News Service

Transformando sobras de comida em iluminação

A luminescência dos pontos de carbono póde ser vista quando banhados em luz ultravioleta
Crédito: Prashant Sarswat, The University of Utah

Comidas e bebidas podem ser tranformados em pontos quânticos que brilham como LEDs.

Original em inglês publicado em 5 de novembro de 2015.
Por Marcus Woo, Contribuidor do ISNS

(Inside Science) — Pode até ser um TV dinner… Pesquisadores conseguiram transformar pedacinhos de restos de comidas em diodos emissores de luz (LEDs) – esses pequenos dispositivos eletrônicos que emitem luz que compõem a maoir parte das telas de TV atuais.

Aquecendo pedaços de tortillas e pão — e até mesmo de sodas e vapores de carvão, papel e madeiras em brasa — os pesquisadores fizeram pequenas esferas chamadas pontos quânticos de carbono. Esses pontos brilham quando são banhados em luz ultravioleta (UV), o que os torna úteis não só como LEDs, como também para células solares e biomarcadores que permitem aos biólogos observarem a iluminação de células biológicas específicas.

A utilização de sobras de comida pode ser uma forma mais barata e ambientalmente amigável para a fabricação de LEDs de pontos de carbono, argumenta Prashant Sarswat da Universidade de Utah, em Salt Lake City.

Pontos quânticos não são novidade. Na verdade, eles são usados nas mais novas telas de TV. Eles são particularmente adequados para ecrans em geral porque os pontos, muito mais estreitos do que um cabelo humano, podem ser ajustados para brilhar em cores precisas por seus tamanhos; os maiores são vermelhos e os menores são azuis.

O problema é que os pontos quânticos normalmente são feitos com semicondutores tais como seleneto de cádmio que é tóxico. Por isso, nos últimos anos, os pesquisadores vêm desenvolvendo pontos quânticos, empregando o carbono que não é tóxico e nem polui o meio ambiente, e que pode ser encontrado em qualquer tipo de material orgânico – o que incui sobras de comida e o resto daquele seu refrigerante.

Outros usaram métodos similares para transformar comidas e bebidas em pontos de carbono. Por exemplo, foram feitas pesquisas com restos de óleo de frituras, cascas de laranjas e outros cítricos, suco de laranja, leite de soja, borra de café e (anátema!) cerveja. Mas a maioria não deu o passo seguinte e construiu um LED.

Sarswat e Michael Free, também da Universidade de Utah, pegaram em pedacinhos de tortilla e pão, soda e gases de escapamento, adicionaram um solvente e aqueceram a mistura até temperaturas na faixa dos 150 a 250 graus (330 a 450 graus Fahrenheit) entre 30 e 90 minutos. O calor quebra os componentes químicos em pontos de carbono, conforme explica Sarswat. As sodas, uma vez que são substâncias mais simples quase que totalmente compostas por açúcares, sãoas que dão os melhores pontos de carbono.

Fazer um LED não precisa de muita comida ou bebida.

“É esperançoso que algo da ordem de uma lata de refrigerante ou coisa assim poderia dar carbono suficiente para uma pequena tela LED de TV”, disse Free. Os pesquisadores que publicaram recentemente seu trabalho em Physical Chemistry Chemical Physics, querem agora refinar seus processos de forma a ajustarem melhor as cores dos pontos.

“O processo de síntese é muito viável do ponto de vista custo-benefício”, declarou Yogendra Mishra, cientista de materiais na Universidade de Kiel na Alemanha e que não participou dessas pesquisas. “Pode ser facilmente levado à produção em escala industrial”. Comparado com as técnicas atuais de fabricação de pontos de carbono que precisam de fontes de carbono puro, o uso de sobras de comida pode cortar os custos pela metade, acrescentou ele.

No entanto, embora os processos de aquecimento sejam relativamente simples, a química subjacente não é, diz Gary Baker, químico da Universidade de Missouri em Columbia que também não participou da equipe. Recentemente, seu grupo usou urina de pessoas para fabricar pontos de carbono (batizados de “pontos-de-xixi”).

Comidas contém todos os tipos de substâncias químicas e, quando aquecidas, se acaba com uma mixórdia de reações químicas complexas e subprodutos – além dos pontos de carbono que possam se formar. E esses outros pedacinhos de matéria orgânica também brilham. Assim, para isolar os pontos de carbono e realmente compreender suas propriedades e como eles acendem, há que depurar a solução, segundo Baker.

Porém a maioria dos estudos de transformação de comida em pontos de carbono pula esta fase, diz ele.

“Este é o problema com a vasta maioria dos artigos sobre pontos de carbono na literatura”.

Este novo estudo não é uma exceção.

“Se eu for julgar este artigo tal como está redigido”, diz ele, “eles não fazem qualquer purificação, o que é espantoso”.

Em consequência, diz Baker, não se pode atribuir toda a luminescência obtida somente aos pontos de carbono.

“Nós podemos nos deixar levar demais com o relato de novos resultados entusiasmantes e podemos por o carro adiante dos bois, estudando características complexas de amostras que foram pobremente classificadas”.

Embora o entusiasmo acerca dos pontos de carbono seja justificável e este estudo possa vir a ser importante para futuros dispositivos emissores de luz, os pesquisadores devem querer purificar suas amostras e re-analizá-las, prossegue ele.

“Eu tenho certeza de que os resultados serão diferentes”.


Marcus Woo é um escritor freelance área da Baía de San Francisco Bay Area que já publicou em Wired, BBC Earth, BBC Future, National Geographic News e outras agências. Seu tweeter é @sucramoow.

A atividade humana afeta a estrutura vertical da atmosfera

Original em inglês por Anne M Stark, LLNL.

Representação gráfica das “digitais” – tanto das atividades humanas, quanto as da natureza – sobre a estrutura vertical da atmosfera. As mudanças decorrentes das atividades humanas, tais como a produção acelerada de gases de efeito estufa, faz com que a estratosfera esfrie, enquanto a troposfera, do meio para cima, se aqueça. Um novo estudo comprova que as influências naturais não poderiam causar sozinhas essas mudanças de temperaturas.

Crédito da imagem: Lawrence Livermore National Laboratory. (Imagem ampliada)

As influências das atividades humanas causaram um impacto direto no padrão latitude/altitude da temperatura atmosféricas. Esta é a conclusão de um novo relatório apresentado pelos cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory e seis outras instituições científicas. A pesquisa compara vários registros feitos por satélites de mudanças nas temperaturas atmosféricas com os resultados de simulações computadorizadas de grande tamanho e vários modelos.

“A atividade humana tem efeitos muito diferentes sobre as temperaturas da atmosfera superior e inferior, e uma digital muito diferente das influências puramente naturais”, afirma Benjamin Santer, o principal autor do artigo publicado na edição de 16 de setembro de Proceedings of the U.S. National Academy of Sciences. “Nossos resultados fornecem indícios claros de uma distinta influência humana sobre a estrutura térmica da atmosfera”.

Os dados das observações por satélites e as previsões do modelo de computação da resposta à influência humana têm um padrão comum de latitude/altitude de mudanças da temperatura atmosférica. As características principais desse padrão são, em escala global, o aquecimento da troposfera e o resfriamento da estratosfera, ao longo dos registros dos satélites por 34 anos. (A troposfera é a parte mais baixa da atmosfera da Terra. A estratosfera fica acima da troposfera.)

“Os atuais modelos climáticos provavelmente não são capazes de produzir este padrão de sinal distinto, somente pela variabilidade interna, ou em resposta a mudanças causadas por fenômenos naturais, tais como variações na radiação solar, ou aerossóis espalhados por erupções vulcânicas”, diz Santer.

As flutuações internas naturais no clima são geradas por complexas interações no sistema atmosfera-oceano, tais como o bem conhecido El Niño. As influências externas incluem mudanças causadas pelas atividades humanas, tais como os gases de efeito estufa, camada estratosférica de ozônio e outros agentes sobre as radiações, assim como flutuações de origem puramente natural na radiação solar e os aerossóis vulcânicos. Cada uma dessas influências deixa uma “digital” inconfundível no padrão detalhado por latitude/altitude de mudanças na temperatura atmosférica.

A informação das digitais se comprovou particularmente útil para separar as influências climáticas das atividades humanas, solares e vulcânicas.

“O padrão de mudanças de temperaturas que foi observado no sentido vertical na atmosfera, desde o nível do chão até a estratosfera, se ajusta ao que era esperado da atividade humana de emissão de gases de efeito estufa. O mesmo padrão entra em conflito com o que seria de se esperar de outras explicações, tais como flutuações na emissão de radiações pelo Sol”, explica Santer.

Outra pesquisadora do LLNL, co-autora do artigo, Celine Bonfils, observa que grandes erupções vulcânicas também podem perturbar profundamente a estrutura vertical da temperatura atmosférica. “Durante o período de recuperação de tais erupções, também acontecem o aquecimento da troposfera e o resfriamento da estratosfera”, diz ela. “Porém, de forma diferente das influências vulcânicas, as mudanças de temperaturas atmosféricas causadas pela atividade humana afetam todas as latitudes e duram mais tempo. Isto sugere que as recentes mudanças de temperaturas não são uma simples recuperação de eventos vulcânicos passados”.

Os outros cientistas do Livermore incluem Jeff Painter, Peter Gleckler, Charles Doutriaux e Karl Taylor. A equipe de pesquisadores contou ainda com cientistas do Remote Sensing Systems (Carl Mears e Frank Wentz), do Massachusetts Institute of Technology (Susan Solomon), da Universidade de Adelaide, Austrália (Tom Wigley), do NASA/Goddard Institute of Space Studies (Gavin Schmidt), do Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (Nathan Gillett) e do Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Noruega (Peter Thorne).


Novas notícias sobre o CO2


Traduzido de
Seasonal carbon dioxide range expanding as more is added to Earth’s atmosphere

Cientistas descobrem que os ecossistemas terrestres do Hemisfério Norte estão “tomando fôlegos mais profundos”

8 de agosto de 2013

The NSF/NCAR Gulfstream V aircraft in Anchorage, Alaska, outside the hangar

O avião Gulfstream V da NSF/NCAR em Anchorage, Alaska, durante o estudo HIPPO.
Crédito e imagem ampliada

Os níveis de dióxido de carbono na atmosfera aumentam e caem a cada ano, na medida em que as plantas, através da fotossíntese e respiração, armazenam o gás durante a primavera e o verão, e liberam o mesmo durante o outono e o inverno.

Agora a amplitude deste ciclo está se expandindo, na medida em que mais dióxido de carbono é emitido pela queima de combustíveis fósseis e outras atividades humanas, segundo um estudo liderado pelos cientistas da Instituição de Oceanografia Scripps (Scripps Institution of Oceanography = SIO).

As descobertas vêm de uma sondagem a bordo de aeronaves, ao longo de vários anos, HIAPER Pole-to-Pole Observations, ou HIPPO [NT: HIAPER = High-Performance Instrumented Airborne Platform for Environmental Research – Plataforma Aerotransportada com Instrumentos de Alto Desempenho para Pesquisa Ambiental; um programa da NSF – “Pole-to-Pole” é mesmo “Polo-a-Polo”…]

Os resultados do estudo são relatados em um artigo publicado online na edição desta semana da Science.

A Fundação Nacional de Ciências (National Science Foundation = NSF), junto com o Departamento de Energia dos EUA, o Centro Nacional de Pesquisas Atmosféricas (National Center for Atmospheric Research = NCAR), a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (National Oceanic and Atmospheric Administration  =NOAA) e o Escritório Naval de Pesquisas financiaram o estudo.

“Esta pesquisa fornece indícios dramáticos da influência significativa que a biosfera terrestre pode ter sobre a amplitude das tendências sazonais da troca de dióxido de carbono”, declarou Sylvia Edgerton, diretora de programa na Divisão de Ciências Atmosféricas e Geoespaciais da NSF que financiou a pesquisa.

As observações do dióxido de carbono atmosférico, feitas por aeronaves em altitudes entre 3 e 6 km, mostram que as variações sazonais do dióxido de carbono mudaram substancialmente nos últimos 50 anos.

A amplitude aumentou aproximadamente em 50% nas regiões acima dos 45° N, em comparação com observações aéreas do final da década de 1950 e início da década de 1960.

Isto quer dizer que mais carbono está sendo acumulado nas florestas, outros tipos de vegetação e solos do Hemisfério Norte durante o verão e mais carbono está sendo liberado para a atmosfera no outono e inverno, diz a principal cientista do estudo, Heather Graven do SIO.

Segundo ela, ainda não se sabe por que o aumento na amplitude da concentração do dióxido de carbono é tão grande, mas isso certamente é um indício claro de amplas mudanças nos ecossistemas do Norte.

HIPPO logo, or HIAPER Pole-to-Pole Observations

HIPPO, ou HIAPER Pole-to-Pole Observations. Os cientistas estudam os níveis de dióxido de carbono em escala mundial.
Crédito e imagem ampliada

“As observações do dióxido de carbono atmosférico são importantes porque elas mostram o efeito combinado das mudanças ecológicas em grandes regiões”, observa Graven.

“Isto reforça os estudos feitos com base no solo que mostram que estão ocorrendo mudanças substanciais como resultado do aumento das concentrações de dióxido de carbono, aumento das temperaturas e modificações do manejo das terra, inclusive a expansão das florestas em algumas regiões e a migração na direção do Polo Norte de ecossistemas”.

Peter Milne, diretor de programa na Divisão de Ciências Atmosféricas e Geoespaciais da NSF acrescenta: “Nós podemos medir facilmente o efeito estufa de uma chaminé, mas é um pouco mais difícil quando se trata de um renque de árvores. Conhecer este efeito para todo o planeta, é muito mais desafiador”

“Tirando vantagem da capacidade de voar por longas distâncias e em altas altitudes do Gulfstream V da NSF [também conhecido como HIAPER], o projeto HIPPO foi feito para tirar uma imagem instantânea da troposfera global [a camada mais baixa da atmosfera da Terra] e ver se podemos explicar e modelar a distribuição dos gases de efeito estufa”.

Neste estudo, os cientistas compararam os recentes dados da aeronave, com dados obtidos por aeronaves entre 1958 e 1961 pelos voos de reconhecimento meteorológico da Força Aérea dos EUA.

Os dados antigos foram analisados pelo geoquímico do SIO, Charles David Keeling, pai de Ralph Keeling, também um cientista do SIO e membro da equipe de pesquisa.

Essas medições feitas por aeronaves foram realizadas na época em que Charles Keeling estava começando a fazer medições contínuas do dióxido de carbono no Mauna Loa, Hawaii.

Muito embora as medições no Mauna Loa seajm atualmente amplamente conhecidos como a “Curva de Keeling”, os dados antigos colhidos pelas aeronaves estavam quase que totalmente esquecidos.

As concentrações de dióxido de carbono na atmosfera variaram entre 170 e 280 partes por milhão (PPM) ao longo dos últimos 800.000 anos.

Quando Charles Keeling começou a coletar os dados no Mauna Loa em 1958, a concentração tinha subido para cerca de 315 PPM.

Air-sampling flasks used during HIPPO flights and researcher Andy Watt on the plane

Frascos para coleta de amostras de ar, usadads durante os voos HIPPO; o pesquisador Andy Watt cuida deles.
Crédito e imagem ampliada

Em maio de 2013, a medição diária do dióxido de carbono no Mauna Loa passou das 400 PPM pela primeira vez na história da humanidade.

As recentes observações a bordo do Gulfstream V foram feitas durante voos regulares, realizados durante a campanha HIPPO, de 2009 a 2011.

A aeronave repetidamente subiu e desceu desde poucas centenas de metros até cerca de 12 km (40.000 pés) nos céus entre o Polo Norte e a Antártica. A meta era construir uma figura única da composição química da atmosfera.

Outros dados recentes vêm de voos regulares realizados pela NOAA em uma rede de localidades.

O aumento da amplitude do dióxido de carbono, desde 1960, já tinha sido detectado em duas estações em terra: Mauna Loa e Barrow, Alaska.

Outras estações operadas pelo Scripps e pela NOAA só começaram a medir o dióxido de carbono entre as décadas de 1970 e 1990.

As observações a bordo de aeronaves mostram de modo único a grande área nas altas latitudes do Norte onde a amplitude do dióxido de carbono aumentou fortemente desde 1960.

As razões exatas para as variações sazonais mais amplas de dióxido de carbono ainda precisam ser encontradas, dizem os pesquisadores.

Embora a atividade das plantas possa aumentar com temperaturas mais quentes e concentrações maiores de dióxido de carbono, a mudança na amplitude do dióxido de carbono é maior do que se esperava com esses dois efeitos.

Geoscientist Ralph Keeling replaces used flasks filled with air samples

O geocientista Ralph Keeling substitui frascos usados, cheios de amostras de ar, com novos frascos.
Crédito e imagem ampliada

A concentração de dióxido de carbono aumentou em 23% e a temperatura média ao norte dos 30°N aumentou 1ºC desde 1960.

Outros fatores podem incluir a quantidade de carbono nas folhas, caules e raízes; mudanças nas extensões ou na composição de espécies de ecossistemas; ou ainda mudanças no tempo da fotossíntese e da respiração das plantas.

Os cientistas descobriram que simular processos complexos em ecossistemas terrestres com modelos de computador é um desafio.

A mudança na amplitude do dióxido de carbono observada é maior que aquela simulada pelos modelos empregados pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (Intergovernmental Panel on Climate Change = IPCC).

Embora esta subestimação não ponha em questão as respostas do clima às concentrações de dióxido de carbono nos modelos do IPCC – segundo os pesquisadores – ela sugere enfaticamente que uma melhor compreensão sobre o que vem acontecendo nos últimos 50 anos pode melhorar as projeções sobre futuras mudanças nos ecossistemas.

Ao fim e ao cabo, segundo Graven, Ralph Keeling e seus colegas, o fato é que o Hemisfério Norte parece estar se comportando de modo diferente do que fazia há 50 anos.

Além de Graven e Ralph Keeling, os co-autores do artigo da Science  incluem Stephen Piper, Lisa Welp e Jonathan Bent do SIO; Prabir Patra Instituto de Pesquisas de Mudanças Globais de Yokohama, Japão; Britton Stephens do NCAR; Steven Wofsy, Bruce Daube e Gregory Santoni da Universidade Harvard; Colm Sweeney da NOAA e do Instituto Cooperativo para Pesquisas em Ciências Ambientais da Universidade do Colorado, Boulder; Pieter Tans da NOAA; John Kelley da Universidade do Alaska, Fairbanks e Eric Kort do Laboratório de Propulsão a Jato em Pasadena, Califórnia.

-NSF-

Contactos para a mídia:
Cheryl Dybas, NSF (703) 292-7734 [email protected]
Rob Monroe, SIO (858) 349-1723 [email protected]
David Hosansky, NCAR (303) 497-8611[email protected]

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As pequenas colisões dão energia às tempestades de poeira

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Crédito da imagemt: squeaks2569 via flickr | http://bit.ly/133kwVc
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08 de agosto de 2013
Por: Sophie Bushwick, Contribuidora do ISNS
(ISNS) – Tempestades de poeira podem varrer milhões de toneladas de solo e mandar o turbilhão de poeira a milhares de quilômetros de distância. Muito embora essas tempestades pareçam ser enormemente poderosas, parte de sua força na verdade deriva da fonte mais aparentemente insignificante: as colisões em pleno ar entre os grãos de poeira ou areia.
Quando as partículas em suspensão no ar se chocam contra o chão durante uma tempestade de poeira, elas lançam as partículas que repousavam no solo, para atmosfera, da mesma forma que uma ventania recolhe as gotículas d’água de um lago. Este processo, chamado saltação, carrega ainda mais poeira e debris para a atmosfera. Algumas dessas partículas vão voar como saltons, enquanto que as assim chamadas reptons caem de volta e se assentam sobre o solo.
Porém um novo estudo publicado na Physical Review Letters sugere que o destino de uma partícula depende de mais fatores do que estes derrame sobre o solo. Uma colisão em pleno ar pode modificar o comportamento individual de uma partícula — e o movimento da tempestade como um todo.
Para examinar os efeitos dessas colisões, uma equipe internacional de pesquisadores criou um modelo tri-dimensional de computação que incorpora o comportamento de partículas individuais durante uma tempestade de poeira, dando a cada partícula o tamanho aproximado de um grão de areia.
Quando os cientistas mandavam sua simulação ignorar essas colisões em pleno ar, o fluxo da tampestade ficava três vezes mais fraco do que quando o computador levava em conta essas colisões. Isso soa meio contra-intuitivo — seria de se esperar que ir de encontro a um obstáculo fosse encurtar a trajetória de uma partícula, não aumentá-la. No entanto, as colisões em pleno ar podem criar mais saltons que voam mais alto, o que acrescenta mais poeira à tempestade.
“Os saltons passam a maior parte do tempo no ar e, por causa disso, ganham mais velocidade graças às interações com os ventos”, explica o co-autor Nuno Araújo do Instituto de Materiais de Construção de Zurique. “Assim, quando eles colidem com o chão, causam um efeito splash maior”.
Claramente, os saltons podem contribuir para a intensidade de uma tempestade. Porém sua criação depende de colisões com o chão, não com outras partículas em suspensão no ar, ao menos de acordo com o modelo original. O novo estudo afirma que esse quadro está errado. Para começo de conversa, os reptons se dividem em duas categorias distintas: os rastejantes que mantêm o contato com o chão, e os saltadores que dão pequenos saltos sobre a superfície.
“Quando os saltons tentam voltar e tocar o chão, eles colidem com esses saltadores”, explana Araújo. “Em vez de caírem direto no chão, eles tocam um e tocam outro. O que estamos explicando agora é que esses saltons são criados devido ao histórico de colisões que eles têm em pleno ar, não durante o splash. Na maioria das vezes, é quando estão no meio do salto que os saltadores colidem com outras partículas e se tornam saltons”.
Além de poder incluir ou excluir as colisões em pleno ar em suas tempestades de poeira, os pesquisadores também podiam alterar várias propriedades de suas partículas simuladas. Isto os ajudou a encontrar os fatores que maximizariam o fluxo de debris voadores.
Os cientistas descobriram que uma tempestade fica mais forte quando for feita do tipo de partículas que percam cerca de 30% de sua energia cinética em uma colisão. E – surpresa!… – grãos de areia preenchem estes requisitos.
A areia é o material perfeito para aumentar a intensidade de uma tempestade de poeira, o que explica por que as tempestades de areia podem ser tão destrutivas. Além de jogarem o solo de um lado para o outro, tempestades de poeira e areia contribuem para a erosão, danos a obras humanas e uma pletora de problemas de saúde, desde asma até os fungos aeromóveis que causam a febre do vale de San Joaquin.
Para se preparar adequadamente para essas tempestades e, quem sabe, impedir que a poeira se torne voadora, para começar, os cientistas precisam fazer modelos de tempestades de poeira tão acurados quanto possível. “Não se pode começar observando um modelo e identificar exatamente quais serão os locais de onde a poeira pode subir”, afirma William Sprigg, da Universidade do Arizona em Tucson.
Uma vez que os pesquisadores saibam a fonte da poeira, eles podem tentar mantê-la no chão, usando vários métodos, desde a proibição de veículos recreacionais, o que permite que a área mantenha uma crosta firme, até a mais trabalhosa colocação de redes com sementes, o que criaria uma vegetação de superfície para manter o solo fixo.
Embora a incorporação do novo estudo possa acrescentar novas informações para os modelos de tempestades de poeira, alguns deles já provaram sua capacidade. Por exemplo, o Dust REgional Atmosphere Model, (DREAM = Modelo Regional de Poeira) da Universidade do Arizona, desenvolvido por Slobodan Nickovic. Em julho de 2011, o DREAM previu a massiva tempestade de poeira que engolfou a cidade de Phoenix, Arizona.
Tal como descreve Sprigg, “Essa poeira tem quilômetros de altura, cerca de 60 km de profundidade. E nosso modelo se saiu muito bem na previsão do que essa tempestade iria se tornar com dois dias de antecedência”.
E enquanto as novas informações sobre as colisões em pleno ar podem auxiliar os sistemas de previsão de tempestades de poeira, também tem outras aplicações. Afinal, a saltação não afeta apenas a formação de tempestades de poeira, ela também contribui para a movimentação dos solos dos desertos.
Como explica Araújo, “Esta mudança de comportamento no transporte em massa pode modificar o que sabemos acerca da formação e evolução das dunas”.

Sophie Bushwick é uma escritora de ciências freelance da cidade de Nova York. Seus trabalhos já foram publicados em vários meios de comunicação impressos e online.

 

A fotossíntese vista do espaço

24 de julho de 2013

Cientistas da NASA estabeleceram uma nova maneira de utilizar satélites para medir o que acontece dentro das plantas a nível celular

Plantas crescem e prosperam através da fotossíntese, um processo que converte a luz do Sol em energia. Durante a fotossíntese, as plants emitem o que se chama de fluorescência – uma luz invisível a olho nu, porém detectável pelos satélites que orbitam a centenas de quilômetros acima da Terra. Os cientistas da NASA conseguiram estabelecer um processo para transformar esses dados dos satélites em mapas globais do fenômeno sutil com um detalhe sem precedentes.

Crédito: NASA’s Goddard Space Flight Center

 

Plantas saudáveis usam a energia da luz do Sol para realizar a fotossíntese e re-emitem parte dessa luz na forma de um brilho tênue porém mensurável. Em essência, uma abundante fluorescência indica uma ativa fotossíntese e uma planta saudável, enquanto que pouca ou nenhuma fluorescência indica que a planta está estressada ou morrendo. Mapas desse fenômeno dão aos cientistas um vislumbre direto da saúde das plantas.

Os novos mapas – produzidos por Joanna Joiner do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, e seus colegas – anunciam um aumento de 16 vezes na resolução espacial e de 3 vezes na resolução temporal maiores do que os mapas de prova-de-conceito apresentados em 2011, obtidos de outro instrumento de satélite. Melhores medições globais podem ser úteis para fazendeiros interessados em indícios antecipados de estresse sobre colheitas e para ecologistas que procuram compreender melhor os processos globais da vegetação e dos ciclos de carbono.

“Pela primeira vez, somos capazes de mapear em escala global as mudanças da fluorescência no espaço de um único mês”, diz Joiner. “Isto nos permite usar a fluorescência para observar, por exemplo, a variação da duração da estação do crescimento”.

A dinâmica da vegetação, inclusive a migração em direção ao Norte durante a primavera no Hemisfério Norte, já é observada indiretamente por dados de satélites usados para medir a “verdejância” da luz refletida pela superfície da Terra. As medições da fluorescência complementam aquelas medições, fornecendo informações imediatas sobre a produtividade das plantas. Por exemplo, os pesquisadores observaram plantas que começavam a caducar, antes que suas folhas mudassem de cor. Da mesma forma, foram capazes de detectar o crescimento antecipado das plantas durante a primavera quente de 2012.

Esses mapas se tornaram possíveis devido ao desenvolvimento de uma nova maneira de identificar o tênue sinal de fluorescência coletado pelo Instrumento nº 2 de Monitoramento de Ozônio Global (Global Ozone Monitoring Instrument 2 = GOME-2) no Metop-A, um satélite meteorológico Europeu. A aquisição da medição é complicada pela mistura dos sinais de fluorescência com o da luz solar refletida pela superfície e pela camada de nuvens da Terra, e pela absorção da luz solar pelos gases da atmosfera.

 

diagram of the chloroplasts inside plant cells and how they convert sunlight to energy
O mecanismo dentro dos cloroplastos das células das plantas converte a luz do Sol em energia, emitindo fluorescência durante o processo. Os cientistas podem detectar a “digital” da fluorescência a partir dos dados coletados pelos satélites.
Crédito da imagem: NASA Goddard’s Conceptual Image Lab/T. Chase

 

Para identificar a fluorescência, Joiner e seus colegas tiraram vantagem do fato de que cada um desses sinais tem sua própria e inconfundível assinatura espectral, tal como uma impressão digital – o que permite distinguir os da fluorescência dos da superfície da Terra ou da atmosfera. Basta encontrar a “digital” da fluorescência e os cientistas serão capazes de expurgar os dados dos demais tipos de luminescência.

O expurgo das influências atmosféricas foi uma das complexidades ausentes da pesquisa pioneira de 2011, quando Joiner e seus colegas produziram os primeiros mapas globais que comprovaram o conceito da medição global da fluorescência das plantas do espaço. Esse primeiro estudo se apoiou em dados obtidos por um espectrômetro a bordo do Satélite de Observação de Gases de Efeito-estufa (Greenhouse Gases Observing Satellite =GOSAT), um satélite japonês. Os pesquisadores analisaram uma seção incomumente escura da parte infravermelha do espectro solar, onde há pouca luz de fundo, o que torna possível distinguir o fraco sinal da fluorescência.

A despeito das complexidades, o novo processo permite medições mais frequentes, capazes de produzir mapas com maior resolução. As observações anteriores com o GOSAT dependiam da média dos dados de áreas de 200 km² a cada mês. Agora, com o GOME-2, os cientistas tiram a média dos dados de áreas com apenas 50 km² a cada 10 dias. O estudo foi publicado online para revisão em abril em Atmospheric Measurement Techniques.

“As amostragens mais precisas e frequentes são valiosas, permitindo nos concentrarmos nas regiões com os sinais de fluorescência mais fortes”, explica Joiner. “Nossos dados indicam que as áreas agrícolas do meio-oeste dos Estados Unidos são das terras mais produtivas do mundo. E agora também podemos fazer a correlação entre nossos dados de medição de fluorescência por satélites e as observações das torres de medição de dióxido de carbono absorvido pelas plantas”.

A pesquisa também pavimenta o caminho para estudos de fluorescência com base em medições de futuras observações atmosféricas ou específicas de fluorescência. Tais observações podem vir do Observatório Orbital de Carbono n° 2 da NASA (Orbiting Carbon Observatory-2), uma missão destinada a medir dióxido de carbono, cuja previsão de lançamento é para julho de 2014, e a missão da Agência Espacial Européia, Exploradora de Fluorescência, que pode ser lançada a partir de 2015 até o final da década.

 

O oceano aquecido está derretendo a calota da Antártica

O aquecimento dos oceanos está causando a maior parte da perda de massa das plataformas da Antártica

06.13.13
This photo shows the ice front of Venable Ice Shelf, West Antarctica, in October 2008Esta foto mostra a Plataforma de Gelo Venable, Antártica Ocidental, em outubro de October 2008.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UC Irvine
› Imagem apliada e outras informações

Rates of basal melt of Antarctic ice shelves (melting of the shelves from underneath) overlaid on a 2009 mosaic of Antarctica created from data from NASA's Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) instrument aboard NASA's Terra and Aqua spacecraft

As taxas do derretimento basal das plataformas de gelo da Antártica (o derretimento das plataformas por baixo) sobrepostas a um mosaico de 2009 criado a partir de dados do Espectro-radiômetro de Resolução Moderada (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer =MODIS), um instrumento a bordo dos satélites Terra e Aqua da NASA. Sombreados em vermelho denotam taxas de derretimento menores que 5 metros por ano (condição de congelamento), enquanto o sombreado em azul representa derretimento maior que 5 metros por ano (condição de derretimento). Os perímetros das plataformas de gelo em 2007-2008, excluindo afloramentos e ilhas de gelo, são mostrados nas linhas negras finas. Cada gráfico circular mostr a proporção da perda total da massa de gelo em cada plataforma, expresso em gigatons por ano, com a proporção da perda de gelo devida a “calving” (o “descascamento” natural) denotado pelas linhas hachreadas e a proporção de perda basal em negro sólido.  Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/UC Irvine/Columbia University

Imagem ampliada

PASADENA, Califórnia — As águas dos oceanos que derretem por baixo as plataformas de gelo da Antártica são as responsáveis pela maior parte da perda da calota de gelo do continente, conforme descobriu um novo estudo da NASA e de pesquisadores de universidades.

Os cientistas estudaram as taxas de derretimento basal – ou seja: o derretimento das plataformas de gelo desde debaixo – de cada uma das plataformas de gelo, aquelas extensões das geleiras que vazam para o mar. No entanto, este é o primeiro estudo compreensivo de todas as plataformas de gelo da Antártica. O estudo descobriu que o derretimento basal respondia por 55% de toda a perda de massa das plataformas de gelo da Antártica de 2003 a 2008, uma quantidade muito maior do que se acreditava antes.

A Antárctica contém 60% de toda a água doce do planeta, retida em sua massiva calota polar. As plataformas de gelo escoram as geleiras por trás delas, modulando a velocidade com a qual esses rios de gelo desaguam no oceano. Estabelecer como as plataformas de gelo derretem, vai ajudar os cientistas a melhorar as projeções de como a Calota Polar Antártica vai responder ao aquecimento dos oceanos e contribuir para a elevação do nível dos mares. Isto servirá também para melhorar os modelos globais de circulação oceânica, fornecendo uma estimativa melhor da quantidade de água doce que o derretimento das plataformas de gelo adicionam às águas costeiras da Antártica.

O estudo emprega reconstruções da acumulação de gelo, leituras da espessura do gelo feitas por satélites e aeronaves, e mudanças na elevação e velocidade do gelo para estabelecer o quão rápido as plataformas de gelo derretem e comparar a massa perdida com a quantidade liberada pelo fracionamento, ou liberação de icebergs.

“A visão tradicional da perda de massa [da calota] da Antártica era que ela era quase que totalmente controlada pela liberação de icebergs”, diz Eric Rignot do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Passadena e da Universidade da Califórnia em Irvine. Rignot é o principal autor do estudo que será publicado na edição de 14 de junho da Science. “Nosso estudo demonstra que o derretimento por baixo, pelas águas dos oceanos, é maior e isto deve mudar nossa perspectiva sobre a evolução da calota de gelo em um clima aquecido”.

Calving front of an ice shelf in West Antarctica.

Frente de fratura de uma plataforma de gelo na Antártica Ocidental. A visão mais tradicional sobre as plataformas de gelo, as extensões flutuantes das geleiras por sobre o mar, era que a maior parte da perda do gelo era pelo descolamento de icebergs. Crédito: NASA/GSFC/Jefferson Beck
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Plataformas de gelo crescem através de uma combinação de gelo terrestre fluindo para o mar e a neve que se acumula sobre sua superfície. Para estabelecer quanto gelo e quanta neve contribuem em cada plataforma de gelo específica e o quanto se transforma em um iceberg, quando ela se rompe, a equipe de pesquisa usou um modelo climático regional de acumulação de neve e combinou os resultados com os dados da velocidade do gelo dos satélites, medições da espessura do gelo pela missão IceBridge da NASA – uma contínua missão de observação aérea dos polos da Terra – e um novo mapa do leito rochoso da Antártica. Usando essas informações, Rignot e seus colegas foram capazes de deduzir se a plataforma de gelo estava perdendo massa pelo derretimento basal ou ganhando massa pelo congelamento basal das águas dos mares.

Em alguns lugares, o derretimento basal suplantava o desprendimento de icebergs. Em outros lugares, acontece o oposto. Porém, no total, as plataformas de gelo da Antártica perderam 1.325 trilhões de quilogramas de gelo por ano de 2003 a 2008 através do derretimento basal, enquanto que o desprendimento dos icebergs respondeu por 1.089 trilhões de quilogramas a cada ano.

O derretimento basal pode ter um impacto maior sobre a circulação oceânica do que o desprendimento dos icebergs. Os icebergs liberam lentamente a água derretida, enquanto garram do continente. Porém o forte derretimento perto das profundas linhas de fundo, onde as geleiras perdem sua adesão ao fundo do mar e começam a flutuar como plataformas de gelo, vaza grandes quantidades de água doce perto da linha costeira do Atlântico. Esta água menos densa não se mistura e afunda tão prontamente quanto a água mais fria e salgada, e isto pode estar modificando a taxa de renovação da água do fundo.

This photo shows the ice front of the ice shelf in front of Pine Island Glacier, a major glacier system of West Antarctica

Esta foto mostra a frente de fracionamento da plataforma de gelo em frente da Geleira de Pine, um dos principais sistemas de gelerias da Antártica Ocidental. A imagem foi obtida durante a campanha conjunta de NASA/Centro de Estudios Cientificos, Chile (CECS) na Antártica no outono de 2002. Crédito: NASA/JPL-Caltech/UC Irvine
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“Mudanças no derretimento basal estão contribuindo para modificar as propriedades das águas do fundo do Atlântico, um dos componentes da circulação oceânica acima”, diz um dos autores, Stan Jacobs, oceanógrafo do Observatório da Terra Lamont-Doherty da Universidade de Columbia em Palisades, N.Y. “Em algumas áreas isto pode causar impacto sobre os ecossistemas, através de ressurgências costeiras, o que traz consigo os micro-nutrientes, tais como o ferro, que alimentam as marés vermelhas no verão”.

O estudo descobriu que o derretimento basal está distribuído de forma assimétrica em torno do continente. As três plataformas gigantes de Ross, Filchner e Ronne, que perfazem dois terços de toda a área de plataformas de gelo da Antártica, respondem por somente 15% do derretimento basal. Enquanto isto, menos do que uma dúzia das pequenas plataformas de gelo que flutuam sobre águas “quentes” (águas do mar poucos graus acima do ponto de congelamento), produziam metade de todo o derretimento, durante o mesmo período. Os cientistas detectaram uma taxa similar de derretimento basal por baixo de seis pequenas plataformas de gelo ao longo da Antártica Oriental, uma região ainda pouco conhecida por conta da raridade das medições.

Os pesquisadores também compararam as taxas nas quais as plataformas de gelo estão se fracionando à velocidade com que o próprio continente está perdendo massa e descobriram que, na média, as plataformas de gelo perderam massa duas vezes mais rápido do que a calota da Antártica, durante o período do estudo.

“O derretimento das plataformas de gelo não significa necessariamente que uma plataforma de gelo esteja em decadência: isto pode ser compensado pelo fluxo de gelo do continente”, diz Rignot. “Porém em vários lugares em torno da Antártica, as plataformas de gelo estão derretendo rápido demais e uma consequência disto é que as geleiras e todo o continente estão mudando também”.

 

Aquecimento Global – CO2 ou CFC? [2]

Não foi a toa que eu recomendei ao leitor que absorvesse o post anterior – traduzido de um press-release da Universidade de Waterloo (Canadá), divulgado por meio do EurekAlert, o noticioso da American Association for the Advancement of Science (AAAS) – com mais do que uma pitada de sal. O próprio site do EurekAlert tem (lá escondidinho no rodapé) um link para o seguinte disclaimer:

AAAS disclaims responsibility for the accuracy of material posted to EurekAlert! by contributing institutions and for the use of any information obtained through EurekAlert!. Support from sponsors does not influence content or policy.

Em português;

A AAAS não se responsabiliza pela precisão do material postado no EurekAlert! pelas instituições contribuintes e pelo uso de qualquer informação obtida através do EurekAlert! O apoio de patrocinadores não tem qualquer influência sobre o conteúdo ou as políticas.

Ou seja: vendemos o peixe pelo mesmo preço que compramos…

Claro que é de se supor que uma Universidade tem um nome a zelar e não vai publicar um press-release bombástico se não for uma notícia com um mínimo de credibilidade científica, né?… Errado!

Uma primeira coisa que se verifica ao seguir o EurekAlert é que certas descobertas, feitas por equipes compostas por pesquisadores de várias universidades, são livremente apregoadas por cada uma delas como se, sem elas, o resto do mundo continuaria na ignorância.

Outra é que a maioria dos trabalhos ditos “revolucionários” não o são… Uma boa rule of thumb para detectar bullshit é o título: se nele aparecerem os termos “sheds a new light” e/ou “groundbreaking” provavelmente é algo insignificante. Outro indício é o emprego do termo “the Holy Grail of (whatever)”.

Neste caso, em particular, o perpetrador autor do press-release não usou nenhum desses termos. Só exagerou um pouco na fanfarra… e eu caí como um patinho…

O site SkepticalScience publicou uma contestação do trabalho do Professor Lu: Lu Blames Global Warming on CFCs (Curve Fitting Correlations) que denuncia a total falta de rigor científico do novo trabalho de Lu. Entre outras coisas, a principal acusação é que Lu simplesmente desprezou todos os dados que associam o aumento das concentrações de CO2 na atmosfera ao aquecimento global e se concentrou apenas nos que serviam como argumento para sua tese sobre os CFCs. E de uma certa desonestidade científica, ao considerar apenas as temperaturas de superfície como indicadores – notadamente se lembrarmos que a maior parte da superfície terrestre é coberta por oceanos e a temperatura média destes tem aumentado constantemente, coisa que Lu simplesmente deixa de lado.

Quibando do post do SkepticalScience:

No entanto, um desequilíbrio global de energia não tem impacto apenas sobre as temperaturas da superfície. Na verdade, somente cerca de 2% do aquecimento global é gasto em aquecer a atmosfera, enquanto 90% aquece os oceanos. Ao longo da última década, o aquecimento dos oceanos e geral da terra continuaram a aumentar rapidamente, acumulando o equivalente à detonação de 4 bombas nucleares de Hiroshima por segundo (Figura 1).

Fig 1

Figura 1: Aquecimento terrestre, atmosférico e das calotas de gelo (vermelho); aumento do Conteúdo de Calor Oceânico (OHC) de 0 a 700m (azul claro); e aumento do Conteúdo de Calor Oceânico de 700 a 2.000 metros (azul escuro). Fonte: Nuccitelli et al. (2012).

A refutação continua, se perguntando por que uma Universidade como Waterloo teria difundido um press-release bombástico assim, mesmo considerando que o artigo de Lu foi aceito por uma publicação “de baixo impacto” (para ser bem claro: pouco confiável). O SkepticalScience é cavalheiresco o suficiente para não tirar conclusões… mas só o fato de que esse press-release foi imediatamente saudado pelos órgãos da imprensa porta-vozes dos maiores interessados em desmentir o aquecimento global (exemplo: o colunista Lawrence Solomon do Financial Post, que chama Lu de “uma estrela ascendente”) me leva à triste conclusão de que a Universidade de Waterloo anda atrás de um recurso escasso atualmente… (não… “bom-senso” sempre foi escasso… eu estou falando de grana, mesmo!…)

Aquecimento global – CO2 ou CFC?


University of Waterloo

O aquecimento global é causado pelos CFCs, não pelo dióxido de carbono, diz novo estudo

 IMAGEM: Gráfico comparativo das temperaturas globais com as concentrações de CO2 e CFCs na atmosfera.
Clique aqui para créditos e imagem ampliada.

WATERLOO, Ontário, Canadá. (quinta-feira, 30 de maio de 2013) — Os clorofuorcarbonetos (CFCs) são os responsáveis pelo aquecimento global desde a década de 1970 e não o dióxido de carbono, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Waterloo publicada na edição desta semana de International Journal of Modern Physics B.

Já se sabia que os CFCs destruíam a camada de ozônio da atmosfera, porém uma análise estatística profunda mostra agora que os CFCs são também os componentes chave das mudanças climáticas globais e não as emissões de dióxido de carbono (CO2).

“O modo de pensar tradicional diz que a emissão pela atividade humana de gases diferentes dos CFCs, tais como o dióxido de carbono, são os principais causadores do aquecimento. Porém nós observamos os dados até a Revolução Industrial que mostram que essa compreensão convencional está errada”, afirma Qing-Bin Lu, professor de física e astronomia, biologia e química na Faculdade de Ciências de Waterloo. “De fato, os dados mostram que os CFCs, em conspiração com os raios cósmicos, causaram tanto o buraco polar na camada de ozônio, como o aquecimento global”.

“As teorias mais convencionais preveem que as temperaturas globais continuem a aumentar no passo em que os níveis de CO2 levels continuem aumentando, como têm feito desde o entorno de 1850. O que é chocante é que as temperaturas globais, desde 2002, na verdade diminuíram – coincidindo com um declínio dos CFCs na atmosfera”, explica o Professor Lu. “Meus cálculos do efeito estufa dos CFCs mostram um aquecimento global de cerca de 0,6 °C de 1950 a 2002, no entanto a Terra na verdade esfriou a partir de 2002. A tendência de resfriamento deve continuar pelos próximos 50-70 anos, na medida em que a quantidade de CFCs na atmosfera continuar a diminuir”.

As descobertas têm como base uma análise estatística profunda dos dados observados desde 1850 até os dias de hoje, A teoria de reação dos elétrons aos raios cósmicos do Professor Lu (cosmic-ray-driven electron-reaction = CRE) da depleção do ozônio e sua pesquisa anterior sobre a depleção de ozônio sobre a Antártica e temperaturas da superfície global.

 IMAGEM: Gráfico comparativo dos ciclos solares de 11 anos, resfriamento da estratosfera e a camada de ozônio polar. 
Clique aqui para créditos e imagem ampliada.

“A ideia geralmente aceita por duas décadas é que a camada de ozônio era depletada pela destruição dos CFCs na atmosfera pela luz ultravioleta do Sol”, prossegue ele. “Em contraste, a teoria CRE diz que os raios cósmicos – partículas de energia originárias do espaço – exercem o papel dominante na ruptura das moléculas que causam a depleção do ozônio e, então, do próprio ozônio”.

A teoria de Lu vem sendo confirmada pelos dados das observações correntes de raios cósmicos, CFCs, ozônio e da temperatura da estratosfera, ao longo de vários ciclos solares de 11 anos. “A CRE é a única teoria que nos fornece uma excelente reprodução das variações em ciclos de 11 anos, tanto das perdas de ozônio polares, como do esfriamento da estratosfera”, afirma o Professor Lu. “Depois de remover o efeito natural dos raios cósmicos, meu novo artigo demonstra uma pronunciada recuperação de ~20% do buraco de ozônio sobre a Antártica, consistente com o declínio dos CFCs na estratosfera polar”.

Comprovando a ligação entre os CFCs, a depleção do ozônio e as mudanças das temperaturas na Antártica, o Professor Lu foi capaz de obter uma relação quase perfeita entre as elevações das temperaturas de superfície globais e os CFCs na atmosfera.

“O clima na estratosfera Antártica foi completamente controlado pelos CFCs e raios cósmicos, sem qualquer impacto do CO2. A mudança na temperatura de superfície global, depois da remoção do efeito solar, não mostrou qualquer relação com o CO2, mas, sim, uma relação linear quase perfeita com os CFCs – um coeficiente de correlação alto como 0,97.”

Dados colhidos de 1850 a 1970, anteriores a qualquer emissão significativa de CFCs, mostram que os níveis de CO2 aumentaram significativamente, como resultado da Revolução Industrial, porém a temperatura global, excluído o efeito solar, se manteve quase constante. O modelo de aquecimento convencional de CO2, sugere que as temperaturas deveriam ter aumentado de 0,6°C ao longo deste período, similar ao período de 1970-2002.

As análises indicam da dominância da teoria CRE de Lu e o sucesso do Protocolo de Montreal sobre Substâncias que Depletam a Camada de Ozônio.

 IMAGEM: Professor Qing-Bin Lu
Clique aqui para créditos e imagem ampliada.

“Já sabíamos há algum tempo que os CFCs tinham um efeito realmente danoso em nossa atmosfera e tomamos as medidas para reduzir suas emissões”, diz o Professor Lu. “Agoras sabemos que esforços internacionais, tais como o Protocolo de Montreal, também tiveram um efeito profundo sobre o aquecimento global, porém estas devem ter uma base científica mais sólida”.

“Este estudo sublinha a importância da compreensão da ciência básica subjacente a depleção da camada de ozônio e a mudança climática global”, declarou Terry McMahon, decano da Faculdade de Ciênicas. “Esta pesquisa é de particular importância não só para a comunidade de pesquisas, como também para os responsáveis pelas políticas e o público em geral, na medida em que envisionamos o futuro de nosso clima”.

O artigo do professor Lu, Cosmic-Ray-Driven Reaction and Greenhouse Effect of Halogenated Molecules: Culprits for Atmospheric Ozone Depletion and Global Climate Change, também prevê que o nível global dos mares continuará a subir por alguns anos, na medida em que a camada de ozônio se recupera, e o aumento no derretimento das calotas polares.

“Somente quando o efeito da recuperação da temperatura global obtiver o domínio sobre o da recuperação dos buracos de ozônio polares, tanto as temperaturas, como o derretimento das calotas polares cirão conjuntamente”, afirma Lu.

O artigo, revisto por pares, publicado nesta semana, fornece não só novas compreensões fundamentais sobre os buracos de ozônio e as mudanças climáticas globais, como tem uma capacidade de predição superior em comparação com os modelos convencionais de depleção de ozônio pela luz solar e aquecimento causado pelo aumento do CO2.

 

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Referencia do artigo:

Cosmic-Ray-Driven Reaction and Greenhouse Effect of Halogenated Molecules: Culprits for Atmospheric Ozone Depletion and
Global Climate Change
Qing-Bin Lu, University of Waterloo

Publicado em 30 de maio em International Journal of Modern Physics B Vol. 27 (2013) 1350073 (38 páginas).

O artigo está disponível online em: http://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0217979213500732


Nota do Tradutor:

Publico este post, recomendando sua absorção com mais do que uma pitada de sal… Primeiro porque as credenciais do Professor Lu são as de um  homem-dos-sete-instrumentos. Segundo porque nenhuma agência noticiosa repercutiu ainda uma novidade tão bombástica.

Ver para crer…

Nanotecnologia vs. Meio ambiente

Photobucket

Testes mostram que um dos tipos [de nanopartículas] pode causar mutações no DNA de plantas.

14 de maio de 2012

 

Por Joel N. Shurkin, contribuidor do ISNS 
Inside Science News Service

 

Nanoparticle large

Imagem em tamanho original
O aumento da exposição a nanopartículas nos rabanetes acarreta um aumento no impacto sobre seu crescimento. (A concentração de nanopartículas no ambiente cresce da esquerda para a direita).
Crédito: H. Wang, U.S. Environmental Protection Agency

(ISNS) – Não é mais um assunto de ficção científica: as nanopartículas são cada vez mais comuns. Esses objetos extremamente pequenos podem fazer quase qualquer coisa, desde filtrar poluição, até distribuir medicamentos no interior do corpo. No entanto, ninguém sabe ao certo os efeitos que elas podem causar, se se espalharem pelo meio ambiente.

Uma equipe de cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (National Institute of Standards and Technology = NIST) e da Universidade de Massachusetts em Amherst pensa que há motivos para preocupações.

Eles ainda não comprovaram que as partículas sejam perigosas, mas demonstraram que algumas nanopartículas podem ser absorvidas por plantas e causarem mutações em seus DNA, o que, dizem eles, é merecedor de maior atenção.

As nanopartículas são tão pequenas que agem como uma ponte entre o tamanho dos átomos e algo tangível. A espessura de um fio de cabelo humano é medida em milionésimos de metro; as nanopartículas são medidas em bilionésimos de metro.

E, atualmente, elas estão por toda a parte. Os fabricantes as põem em roupas, tais como as meias, para matar bactérias. Elas estão em um tipo de tinta para casas auto-limpante e no revestimento de lentes de óculos. Loções de filtro solar lançadas no mercado contêm nanopartículas de zinco ou titânio. Em breve os carros terão pinturas auto-reparantes que vão “auto-curar” os riscos e arranhões.

As nanopartículas se tornaram tão comuns que se presume que elas acabarão, inevitavelmente, misturadas ao meio ambiente.

Para ver o que aconteceria com plantas expostas a nanopartículas, os pesquisadores pegaram partículas de óxido de cobre e expuseram três tipos de plantas às mesmas: rabanetes e dois tipos de centeio – conforme seu relato em Environmental Science & Technology.

Eles escolheram nanopartículas de cobre porque elas são amplamente usadas para colorir vidros, em cerâmicas, como um polidor e na manufatura de rayon. Elas são também usadas na indústria eletrônica para a manufatura de semicondutores, explica Bryant Nelson do National Institute of Standards and Technology.

A equipe de pesquisa também usou partículas de óxido de cobre maiores que as nanopartículas, para comparar os resultados, bem como íons de cobre padrão.

O óxido de cobre é um agente oxidante e alguns agentes oxidantes metálicos podem causar câncer em pessoas, o que é um motivo para preocupação.

“Nós realizamos os testes para ver se as partículas tinham ou não a capacidade de penetrar nas plantas e danificar seu DNA”, declarou Nelson.

Segundo os resultados, elas tinham…

“Os danos eram visíveis a olho nu”, comentou Nelson.

Segundo Nelson, os resultados variaram. Os rabanetes exibiram um dano considerável, apresentando lesões no DNA das plantas que ficaram atrofiadas. Essas lesões, na presença de nanopartículas, eram o dobro das causadas pelas partículas maiores e as plantas absorveram mais cobre com as partículas menores. Os dois tipos de centeio foram menos suscetíveis, mas os resultados foram diferentes para cada um. Todos os três tipos de plantas absorveram partículas.

Nelson enfatizou que foi usado um número de partículas muito maior de nanopartículas do que as plantas provavelmente encontrarão no ambiente. O estudo foi apenas para verificar se a absorção seria ou não possível. Estão planejadas novas experiências com um nível de exposição mais natural, com menos partículas.

Kathleen Eggleson do Centro de Nano Ciência e Tecnologia da Universidade Notre Dame disse que o estudo demonstra a complexidade da pesquisa em nanotecnologia. Durante o estudo, os pesquisadores observaram duas plantas do mesmo gênero reagindo de maneira diferente às nanopartículas, observou  Eggleson.

Além disso, não está claro como diferentes ambientes podem afetar a absorção, ou mesmo se as nanopartículas penetrariam as plantas a partir do solo ou da água, ela acrescenta.

No entanto a tecnologia já é ubíqua.

“A nanotecnologia está desenvolvendo estruturas cada vez mais complexas”, declarou Eggleson. “É um fenômeno mais evolucionário do que revolucionário. Não se trata de uma nova invenção avassaladora”.

“Examinar todas as nanopartículas e todas as permutações, revestimentos, assim como todos os diferentes organismos e concentrações, é uma tarefa absolutamente titânica”, complementou Eggleson.


Joel Shurkin é um escritor freelance de Baltimore. Ele é o autor de nove livros sobre ciência e a história da ciência, e ensinou jornalismo científico na Universidade Stanford, na UC Santa Cruz e na Universidade do Alaska em Fairbanks

Em uma extinção global, para que a pressa?

 

 

Traduzido de Global Extinction: Gradual Doom as Bad as Abrupt

Na “Grande Extinção”, há 250 milhões de anos, o fim chegou devagar

 

Photo of Griesbach Creek in the Arctic.

A geologia do Arroio Griesbach no Ártico conta uma antiga história de extinção lenta.
Créditos e imagem ampliada

3 de fevereiro de 2012

A mais mortífera das extinções em massa de todas levou um longo tempo para matar 90% da vida marinha da Terra – e o fez por estágios – conforme um relatório recentemente publicado.

Isso mostra que extinções em massa não precisam ser eventos súbitos.

Thomas Algeo, um geólogo da Universidade de Cincinnati, e 13 colegas produziram uma análise em alta resolução da geologia de uma seção da fronteira Permiano-Triássica na Ilha Ellesmere no Ártico Canadense.

Sua análise, publicada na edição de 3 de fevereiro no Geological Society of America Bulletin, apresenta fortes indícios de que a maior extinção em massa da Terra ocorreu ao longo de centenas de milhares de anos.

Map showing paleogeography during the Permian-Triassic boundary 252 million years ago.

Paleogeografia durante a fronteira da extinção Permiano-Triássica, há 252 milhões de anos.
Crédito e imagem ampliada


Há cerca de 252 milhões de anos, no fim do período Permiano, a Terra tinha se transformado em um planeta quase sem vida. Cerca de 90% de todas as espécies vivas desapareceu, naquilo que os cientistas chamam de “A Grande Extinção”.

Algeo e seus colegas levaram a maior parte da última década investigando os indícios químicos encrustados nas rochas que se formaram durante essa maciça extinção.

O mundo revelado por esta pesquisa é uma paisagem devastada, sem vegetação e abrasada pela erosão por chuvas ácidas, enormes “zonas mortas” nos oceanos e um aquecimento de efeito estufa desenfreado que causou temperaturas escaldantes.

Os indícios colhidos por Algeo e seus colegas apontam para um intenso vulcanismo na Sibéria como um fator preponderante.

“Os cientistas relacionam esta extinção às erupções vulcânicas nos Trapps Siberianos¹ que provavelmente oafetaram primeiro a vida boreal com gases tóxicos e cinzas”, disse H. Richard Lane, diretor de programa na Divisão de Ciências da Terra na Fundação Nacional de Ciências (NSF) que financiou a pesquisa.

Photo showing the barren arctic landscape of Ellesmere Island.

A árida paisagem ártica da Ilha Ellesmere foi o local das pesquisas dos cientistas.
Crédito e imagem ampliada

 

Os Trapps Siberianos formam uma grande região de rochas vulcânicas na Sibéria. O grande evento eruptivo que formou os trapps, um dos maiores eventos de vulcanismo dos últimos 500 milhões de anos da história geológica da Terra, durou um milhão de anos e se estendeu pela fronteira Permiano-Triássica.

O termo “trapps” deriva da palavra sueca para “escada” – trappa ou trapp – e se refere às elevações em degraus que formam a paisagem da região.Uma vasta parte da Sibéria Ocidental revela depósitos vulcânicos com até 5 km de espessura que cobrem uma área equivalente ao Brasil. A lava fluiu por onde a vida já estava mais ameaçada, através de um grande depósito de carvão.

“A erupção liberou grande quantidade de metano quando queimou pelo carvão”, diz Algeo. “E o metano é 30 vezes mais eficaz como gás de efeito estufa do que o dióxido de carbono”.”Não temos certeza sobre quanto durou o efeito estufa, mas parece que foram de dezenas a centenas de milhares de anos”.

Grande parte dos indícios foi dissolvida no oceano e Algeo e seus colegas procuraram por eles no meio dos depósitos de fósseis marinhos.As investigações anteriores se focalizaram em depósitos criados pelo desaparecido Oceano de Tetis, um antepassado do Oceano Índico. Esses depósitos, particularmente no Sul da China, registram uma súbita extinção no fim do Permiano.

“Nos depósitos marinhos de águas rasas, a última extinção em massa do Permiano foi, em geral, abrupta”, explica Algeo. “Com base nessas observações, foi largamente inferido que a extinção foi um evento globalmente sincronizado”.

Platô Putorana, um Patrimônio da Humanidade da UNESCO, contem 500 milhões de anos de história

Foto do Platô Putorana, que contem 500 milhões de anos de história (Patrimônio da Humanidade – UNESCO).
Crédito e imagem ampliada


Estudos recentes estão começando a desafiar essa versão.Algeo e seus co-autores se focalizaram nas camadas de rochas do Fiord Blind de Oeste na Ilha Ellesmere no Ártico Canadense.Esse local, no fim do Permiano, ficava muito mais próximo dos vulcões siberianos do que o Sul da China.

As camadas da rocha sedimentar canadense tem 24 metros de espessura e atravessam a fronteira Permiano-Triássica, inclusive o horizonte da última extinção em massa do Permiano.Os investigadores examinaram como o tipo de rocha se modificou de baixo para cima, assim como a composição química das rochas e os fósseis nelas contidos.

 

Graph of Phanerozoic marine biodiversity plotting number of families versus geolgoic time.

A biodiversidade marinha mudou de maneira significativa em centenas de milhões de anos da história da Terra.
Crédito e imagem ampliada

Eles descobriram uma extinção total de espongiários silicosos ocorrida cerca de 100.000 anos antes da extinção em massa marinha observada nos sítios tetianos.O que parece ter acontecido, segundo Algeo e seus colegas, é que os efeitos do início da atividade vulcânica siberiana, tais como gases tóxicos e cinzas, ficaram confinados às latitudes do Norte.Somente depois que as erupções estavam em pleno curso é que os efeitos alcançaram as latitudes tropicais do Oceano de Tetis.

A pesquisa foi patrocinada pelo Conselho Canadense de Pesquisas em Ciências Naturais e Engenharia e pelo Programa de Exobiologia da NASA.Além da Algeo, os co-autores do estudo são: Charles Henderson, Universidade de Calgary; Brooks Ellwood, Universidade Estadual de Louisiana; Harry Rowe, Universidade do Texas em Arlington; Erika Elswick, Universidade de Indiana, Bloomington; Steven Bates e Timothy Lyons, Universidade da California, Riverside; James Hower, Universidade de Kentucky; Christina Smith e Barry Maynard, Universidade de Cincinnati; Lindsay Hays e Roger Summons, Massachusetts Institute of Technology; James Fulton, Woods Hole Oceanographic Institution; e Katherine Freeman, Universidade Estadual de Pennsylvania.


Nota do Tradutor:1 – Tenho visto por aí traduzirem do inglês “Siberian Traps” por “Armadilhas Siberianas”. Só que “Trapp” em geologia não tem nada a ver com “trap” = “armadilha”. O termo geológico deriva do sueco (e não do sânscrito, como consta na WikiPedia em português) e significa “em forma de degraus”). A “armadilha” real é para os tradutores… E só para deixar a ideia bem longe das “armadilhas”, eu inventei de dar um gênero masculino (associando a “os degraus”) ao termo “trapp”.

 

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