Pode ter sido descoberto o maior reservatório de água do mundo

Texto publicado pelo jornal Público em 13/06/2014.

Estudo publicado após descoberta de mineral que confirmou haver muita água no interior da Terra.

 

O planeta poderá ter mais água do que vemos à superfície

Um reservatório de água três vezes maior do que o volume de todos os oceanos do mundo terá sido descoberto debaixo dos Estados Unidos, segundo um estudo publicado nesta sexta-feira na revista Science. Apesar de não estar na tradicional forma líquida, foram encontrados poços de magma a cerca de 600 quilómetros de profundidade, o que poderá indicar a presença de água.

 

A descoberta feita por uma equipa liderada pelo geofísico Steve Jacobsen, da Universidade de Northwestern, e pelo sismólogo Brandon Schmandt, da Universidade do Novo México, sugere que a água existente à superfície da Terra pode ter chegado a uma grande profundidade através das placas tectónicas e eventualmente provocar o derretimento parcial das zonas rochosas situadas no manto do planeta, a camada que fica por baixo da crosta superficial.

 

Steve Jacobsen afirma que esta descoberta pode dar algumas explicações sobre o que acontece dentro da Terra. “Os processos geológicos na superfície terrestre, como os sismos ou as erupções de vulcões, são uma expressão do que se passa no interior da Terra, longe da nossa vista”, começa por explicar o geofísico, citado num comunicado divulgado pela sua universidade.

 

Jacobsen acredita que se está “finalmente a ver sinais de todo o ciclo de água da Terra, que pode explicar a enorme quantidade de água líquida na superfície do nosso planeta habitável”. “Os cientistas têm procurado por esta água profunda desaparecida há décadas”, observa. O geofísico refere-se às várias especulações que existem de que há água presa numa camada de rocha no manto da Terra localizada entre o manto inferior e o manto superior, a profundidades entre os 400 e os 650 quilómetros, naquela que é chamada a “zona de transição”.

 

No trabalho liderado pela dupla Schmandt e Jacobsen foram utilizadas as experiências em laboratório em que o geofísico estudou camadas rochosas sob uma alta pressão simulada semelhante à existente a 600 quilómetros debaixo da superfície da Terra, com as observações do sismólogo de dados de actividade sísmica recolhidos no âmbito do projecto USArray, uma enorme rede formada por mais de 2000 sismómetros espalhados pelo território norte-americano.

 

A resposta pode estar no ringwoodite

Com base nestes dados, os investigadores acreditam que o H2O está armazenado na estrutura molecular de minerais no interior do manto rochoso, na sua própria forma (não líquida, gelada ou em vapor), criada pela pressão e calor que existe debaixo da superfície. No manto rochoso existe o mineral ringwoodite, que tem água na sua composição, o mesmo que, segundo um artigo publicado na Nature, em Março, permite inferir a existência de um reservatório de água no manto terrestre equivalente à água de todos os oceanos da Terra.

 

“O ringwoodite é como uma esponja, absorve a água”, explica Jacobsen, acrescentando que na sua composição existe algo que “atrai o hidrogénio e retém a água”. “Este mineral pode conter muita água sob as condições que existem no manto profundo”. O geofísico sublinha que na investigação em que participou foram “encontradas provas de uma fusão extensiva debaixo da América do Norte nas mesmas profundidades que correspondem à desidratação do ringwoodite”, o mesmo que Jacobsen registou nas suas experiências.

 

Ao utilizarem os sismómetros, os investigadores analisaram a velocidade das ondas sísmicas para determinar o que existe debaixo da superfície da Terra. As ondas desaceleraram quando chegaram à camada de ringwoodite. A profundidade a que acontece a fusão é também a que tem melhor temperatura e pressão para que a água saia do ringwoodite, criando um fenómeno que, segundo Jacobsen, parece que está a transpirar.

 

Para já, só existem indícios da presença de ringwoodite debaixo dos Estados Unidos, sendo necessárias outras análises para saber se o mesmo se passa noutras zonas do planeta.

Atrás dos peixes-lua do Algarve, que gostam de apanhar banhos de sol

Texto de Marta Lourenço publicado pelo jornal Público em 17/06/2014.

Equipa liderada por cientistas portugueses aliou a biologia à robótica marinha para conhecer melhor os hábitos de um peixe carismático e ver como é que as alterações climáticas o estão a afectar.

O peixe-lua é facilmente identificável pela ausência de barbatana caudal

O peixe-lua é o maior peixe ósseo do mundo: o seu corpo bastante arredondado pode ter mais de três metros de comprimento, quatro de altura, incluindo as barbatanas, e pesar duas toneladas. Até está no Livro Guinness dos Recordes, porque as fêmeas produzem até 300 milhões de ovos de cada vez. Ora foi atrás de 20 peixes-lua que andou uma equipa liderada por cientistas portugueses: prenderam-lhes marcadores e, durante três semanas, seguiram-nos desde a costa de Olhão em direcção a Espanha.

 

Os peixes-lua, ou Mola mola, vivem no Atlântico e Pacífico, nas zonas temperadas e quentes. Em Portugal, são comuns em toda a costa, sobretudo no Algarve. O seu comportamento pode dar indicações sobre as alterações climáticas, uma vez que a sua distribuição e migração são influenciadas pela temperatura da água. Identificam-se facilmente pela ausência de uma barbatana caudal e presença de uma barbatana dorsal e outra anal, que são simétricas.

 

Neste estudo, que incluiu ainda cientistas norte-americanos, espanhóis e noruegueses, os animais foram observados ao longo da costa de Olhão, durante Maio, para compreender a sua biologia, comportamento e hábitos alimentares (comem zooplâncton gelatinoso e pequenos crustáceos). “Queríamos conhecer melhor o comportamento do peixe-lua e, acima de tudo, através de observações in situ, caracterizar o habitat dos peixes em tempo real”, diz Nuno Queiroz, biólogo no Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos (Cibio), no Porto.

 

Como ao largo de Olhão, a três milhas da costa, há uma rede de captura de atuns, os peixes-lua também acabam por ser apanhados por ela, o que se por um lado pode provocar o declínio das suas populações, por outro facilitou a obtenção de peixes para estudo (apanharam-se os mais pequenos, com 30 ou 40 quilos).

 

“Apanhávamos os peixes-lua e: ou os colocávamos num tanque em terra e posteriormente eram largados no mar, ou eram logo sinalizados com um marcador GPS”, refere o engenheiro electrotécnico e de computadores João Tasso Sousa, da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, envolvido na parte da robótica marinha do estudo.

 

Presos aos peixes por um fio, os marcadores ficavam a flutuar e emitiam a sua localização geográfica. “Quando o marcador estava à superfície, começava a emitir a posição GPS via satélite e nós recebíamo-la em terra. Quando os peixes mergulhavam, o marcador desligava-se para não gastar bateria. Basicamente, os peixes fazem este ciclo: vão ao fundo — podem ir até cerca de 600 metros — e depois vêm à superfície.”

 

Uma espécie-modelo
Apesar de ser um migrador de grande profundidade, também passa longos períodos à superfície. “Por que vêm à superfície? É para regular a temperatura. Colocam-se na horizontal para apanhar banhos de sol”, conta João Tasso Sousa, dizendo que têm dados em eles estavam umas horas à superfície. “Os colegas biólogos queriam saber qual é o comportamento dos peixes: quanto tempo passam à superfície e depois, quando mergulhavam, o que faziam.”

 

“O objectivo principal era obter, com elevada precisão e em tempo real, a localização dos peixes marcados. E, através de veículos autónomos, obter simultaneamente informação ambiental, como por exemplo a temperatura e a quantidade de potenciais presas”, explica Nuno Queiroz.

 

“Tal como outros peixes, deslocam-se a distâncias consideráveis e concentram-se em zonas produtivas [com zooplâncton]. É assim uma boa espécie-modelo: ao estudarmos o peixe-lua, podemos inferir características comuns a outras espécies”, conta o investigador do Cibio.

 

Uma vez recebidos os sinais GPS emitidos pelos marcadores nos 20 peixes-lua, eram accionados, em fases diferentes, três veículos robóticos, que iam ao encontro dos peixes-lua, graças à baixa velocidade com que se movimentam.

 

Atrás dos peixes, um veículo autónomo subaquático recolhia primeiramente os dados sobre a água, como a salinidade (obtida pela condutividade eléctrica), a temperatura e a pressão (profundidade). De seguida, um pequeno veículo autónomo aéreo fazia a confirmação visual dos peixes, para verificar se estavam realmente no local assinalado pelos receptores GPS. Por fim, um veículo autónomo de superfície recolhia dados oceanográficos, como a temperatura da água, a concentração de clorofila, a direcção e a força das correntes e dos ventos. O uso destas tecnologias, considera João Tasso Sousa, facilita o estudo da dinâmica dos ecossistemas.

 

“A ideia é tentar relacionar diferenças de temperatura com nutrientes e outros aspectos”, conta João Sousa. “Com uma câmara GoPro que tínhamos num dos veículos, conseguimos identificar, nalgumas zonas, concentrações grandes de zooplâncton.”

Primeira observação da estrutura da água líquida a... 46 graus negativos

Texto de Ana Gerschenfeld publicado pelo jornal Público em 18/06/2013.

 

As invulgares propriedades físicas da água surgem em todo seu esplendor quando ela é arrefecida de forma extrema sem congelar. Foi agora possível começar a estudá-las a temperaturas mais baixas do que nunca.

Uma gotícula de água super-fria interceptada por um impulso ultra-rápido de raios X (ao centro)

A água é o líquido mais comum do mundo. Para além de ser essencial à vida (nós próprios somos feitos de 65% de água), os oceanos cobrem 70% da superfície da Terra. Mas paradoxalmente, e apesar de ter uma estrutura molecular muito simples – um átomo de oxigénio ligado a dois átomos de hidrogénio –, as suas propriedades físicas são tudo menos vulgares.

 

Sem ir mais longe, a forma sólida da água, o gelo, é mais leve do que a sua forma líquida. É por isso que o gelo flutua na água, formando uma camada protectora, durante o Inverno, que permite a sobrevivência das espécies aquáticas. Por outro lado, a água consegue absorver muito bem o calor, o que lhe permite transportá-lo a grandes distâncias nas correntes marinhas – o que tem um impacto fulcral no clima do nosso planeta.

 

Quando é extremamente pura, a água pode ser “super-arrefecida” – ou seja, pode ser levada a permanecer no estado líquido mesmo a temperaturas muito negativas. Nessas condições, as suas bizarras propriedades, muitas das quais os especialistas continuam a tentar explicar, acentuam-se ainda mais.

 

Só que até aqui, a observação da água no estado super-arrefecido não era possível a temperaturas inferiores aos 41 graus Celsius negativos, porque a sua quase instantânea congelação proibia ver o que se passava.

 

Agora, uma equipa de cientistas nos EUA conseguiu, pela primeira vez, graças a uma nova técnica de arrefecimento rápido e a um laser ultra-rápido de raios X instalado na Universidade de Stanford, observar a estrutura microscópica da água líquida até aos 46 graus Celsius negativos. Os seus resultados foram publicados na revista Nature com data de quinta-feira.

 

“A água não é apenas essencial para a vida tal como a conhecemos, como tem também propriedades muito estranhas comparada com a maioria dos outros líquidos”, diz em comunicado Anders Nilsson, do Laboratório Nacional do Acelerador Linear SLAC do Departamento da Energia norte-americano e da Universidade de Stanford, o líder da equipa.

 

De facto, estes cientistas vislumbraram aquilo a que se tem dado o nome de “terra de ninguém” da água e que corresponde à zona de temperaturas entre os 41 e os 113 graus Celsius negativos. Existem teorias e modelos, ainda controversos, sobre o comportamento da água nessa zona, explica a Nature. E uma delas prevê que a estrutura da água super-líquida se altere por volta dos 45 graus Celsius negativos. Até aqui, porém, tratava-se sobretudo de especulações; a partir de agora, torna-se possível “desempatar” essas teorias.

 

O que Nilsson e a sua equipa fizeram foi desenvolver uma técnica que permite “mergulhar” nesse mundo desconhecido da água. Para isso, começaram por produzir um fluxo contínuo de microscópicas gotas de água numa camara de vácuo.

 

À medida que as gotículas se aproximavam do feixe laser, iam-se evaporando, arrefecendo rapidamente o resto da água líquida tal como a evaporação do suor arrefece a nossa pele, explica o já referido comunicado.

 

A seguir, fazendo variar a distância que as gotículas percorriam até ao feixe laser, os cientistas conseguiram controlar a temperatura dessas gotículas no preciso instante em que se cruzavam com os raios X emitidos pelo laser. Tal e qual uma máquina fotográfica ultra-rápida, o laser capturou então sequências de imagens dos pormenores da estrutura molecular da água super-arrefecida a diferentes temperaturas.

 

“Obtivemos provas experimentais da existência de um estado (…) de água líquida [até aos 46 graus negativos] na ‘terra de ninguém’ previamente quase inexplorada”, escrevem os autores. “Observámos um aumento contínuo e cada vez mais acelerado na ordenação estrutural da água super-arrefecida até perto dos 44 graus negativos.”

 

A partir dessa temperatura, prosseguem, “o número de gotículas que contêm cristais de gelo aumenta rapidamente. Porém, mesmo a essa temperatura, algumas gotículas permanecem no estado líquido durante cerca de um milissegundo.” Tempo mais do que suficiente para que os impulsos de raios X, muitíssimo mais breves do que isso – apenas 50 milésimos de milionésimo de milionésimo de segundo – ainda conseguissem “fotografar” a cena.

 

Os cientistas esperam descer a temperaturas cada vez mais gélidas, para a zona onde a água se torna um sólido não cristalino (como o vidro). “O nosso sonho é analisar estas dinâmicas até ao limite do possível”, diz Nilsson. “Um dia, o facto de percebermos o que se passa na terra de ninguém vai ajudar-nos a adquirir uma compreensão profunda da água em todas as condições.”

Chuva de cálcio e alumínio para explicar diferenças entre os dois lados da Lua

Texto de Nicolau Ferreira publicado pelo jornal Público em 16/06/2014

Há 55 anos, quando foi visto pela primeira vez, o lado oculto da Lua surpreendeu pela ausência dos grandes mares de basalto que existem no lado visível. Uma explicação é avançada agora.

O lado visível da Lua (à esquerda) e o lado oculto da Lua (à direita)

Mais montanhoso, com muitas crateras e uma crosta mais espessa, o lado oculto da Lua tem características geológicas muito diferentes do lado que vemos a partir da Terra. A primeira vez que o lado escondido foi fotografado, pela sonda soviética Luna 3, em 1959, os cientistas ficaram surpreendidos pela ausência dos mares – as grandes e escuras planícies de basalto que se espalham pelo lado visível da Lua. Agora, uma equipa de cientistas explica, na revista The Astrophysical Journal Letters, que a origem deste mistério descoberto há 55 anos remonta ao início da história da Lua.

 

Os mares escuros da Lua são o resultado de actividade vulcânica antiga. Um dos mais conhecidos é o Mar da Tranquilidade, onde o módulo lunar da Apolo 11 pousou, em Julho de 1969, e a humanidade, simbolizada naquele momento por Neil Armstrong, caminhou pela primeira vez na Lua. Estes mares formaram-se depois de o embate de grandes meteoritos ter furado a crosta da Lua e o material magmático, que estava no manto, ter vindo à superfície em forma de lava basáltica.

 

No passado, os cientistas já tinham descoberto que a ausência destes mares no lado escondido estava relacionada com a espessura da crosta. “De forma grosseira, a crosta da Lua tem 20 a 30 quilómetros de espessura no lado mais próximo e 30 a 60 quilómetros no lado mais longínquo”, explica ao PÚBLICO Arpita Roy, autora do artigo com Jason Wright e Steinn Sigurðsson, os três da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos.

 

Esta crosta mais espessa fez com que os impactos dos meteoritos não furassem completamente a crosta, impedindo que a lava se libertasse. Apesar de a questão da ausência dos mares estar explicada, surgiu uma nova pergunta: por que é que existe uma assimetria na espessura da crosta dos dois lados da Lua?

 

Para responder à questão, a equipa analisou os processos iniciais de formação da Lua. É necessário recuar cerca de 4500 milhões de anos, quando o sistema solar tinha apenas 100 milhões de anos. Nessa altura, a Terra já estava quase formada, quando um corpo do tamanho de Marte, chamado Teia, embateu contra o nosso planeta. De acordo com a teoria prevalecente, este embate lançou uma grande quantidade de materiais para o espaço em redor da Terra. E foram esses materiais que originaram a Lua, num período de tempo recorde.

 

“O que se pensa é que a Lua demorou entre um e 100 anos a formar-se. O disco [de material] formou-se imediatamente após o impacto e, quase de imediato, os detritos maiores do disco terão começado a colidir e a colar-se uns aos outros, formando grandes pedaços de rocha completamente rodeada por gás”, descreve Arpita Roy.

 

Ao mesmo tempo, a Lua ficou com a sua órbita presa ao nosso planeta. Isto significa que o tempo que o satélite demora a dar uma volta em torno da Terra é o mesmo tempo que demora a dar uma volta sobre si mesmo. Por isso, a Lua apresenta sempre a mesma face para a Terra.

 

Segundo os cientistas, esta rotação sincronizada da Lua em relação à Terra acabou por definir o que se seguiu. Quando Teia colidiu com a Terra, provocou a vaporização e fusão da crosta e manto do nosso planeta. Aqueceram muito, chegando a alcançar temperaturas de 10.000 graus Celsius. Numa altura em que a Lua estava 10 a 20 vezes mais próxima do nosso planeta do que hoje, esse calor foi um autêntico aquecedor da sua face virada para a Terra. “A quantidade de calor que a Lua recebeu foi centenas de milhares de vezes maior do que a Terra recebe hoje do Sol”, diz a investigadora.

 

Este fenómeno provocou a assimetria geológica descoberta há mais de meio século. Como só um lado da Lua apanhava com este calor, o outro lado, mais distante, arrefeceu mais rapidamente. Ao arrefecer mais depressa no lado oculto, as partículas de cálcio e de alumínio que estavam na atmosfera então densa da Lua solidificaram e caíram em forma de “neve” no magma derretido do satélite natural.

 

Durante alguns milhares de anos, esta “neve” de partículas de cálcio e alumínio foi muito mais intensa do lado frio do que do lado quente da Lua, o que resultou na acumulação de mais minerais no oceano de magma do lado oculto. Até que, finalmente, a Terra arrefeceu e deixou de aquecer a face da Lua que está virada para nós.

 

Mas nesta altura já existia a assimetria geológica. “Muitos milhares de milhões de anos depois, o oceano de magma da Lua arrefeceu e estes minerais formaram a crosta”, explica Arpita Roy. Mas, como havia uma quantidade maior destes minerais no lado distante da Lua, a crosta acabou por se tornar mais grossa, defende a equipa, propondo assim uma explicação para um mistério com 55 anos.