março 2016
Ciência Na Frente
Do Infinitamente Pequeno ao Infinitamente Grande
A Lua de duas caras
Sabemos há séculos que, à medida que a Lua gira à volta da Terra, só nos mostra uma face. Antes da Era Espacial, os cientistas só podiam especular acerca da paisagem escondida no outro lado da Lua. Era opinião corrente dos especialistas que essa face escondida provavelmente se assemelharia à face visível, com grandes extensões planas, os mare (mar em latim) planos que circundavam as terras altas.
Com o advento dos voos espaciais, nos finais dos anos 50, do séc. XX, finalmente conseguimos ver a face oculta da Lua. Este importante acontecimento ocorreu pela primeira vez em 1959, graças às fotografias capturadas pela Luna 3, um satélite enviado para a Lua pela União Soviética.
Estas primeiras imagens da face oculta da Lua eram de má qualidade e de baixa resolução, mas os cientistas planetários perceberam imediatamente que as faces visível e oculta eram fundamentalmente diferentes. A face oculta, tal como foi vista pela Luna 3, não apresentava extensos mares negros (comuns mesmo para o observador casual) que estão tão presentes na face visível. Excetuando um par de de pequenos mares - incluindo um apelidado patrioticamente "Mar de Moscovo", por um cientista soviético - a face oculta parecia ser constituída por acidentadas e brilhantes terras altas, entrecruzadas por raios de grandes crateras recentes. As missões robótica seguintes dos soviéticos e dos americanos confirmaram esta descoberta inicial: a face oculta é quase totalmente composta por uma superfície mais brilhante, acidentada e cheia de inúmeras crateras, com um número muito limitado de mares.
Assim, ficamos a conhecer que a Lua possui dois hemisférios totalmente diferentes. Este contraste é expresso de uma forma mais evidente pela distribuição dos escuros depósitos dos mares, mas outras diferenças (tal como a distribuição de certos elementos) também existem. Depois de mais de cinco décadas de estudos, ainda não compreendemos completamente como é que a Lua desenvolveu estas duas faces - mas temos algumas pistas que nos permitem especular sobre o significado desta dicotomia.
Um artigo recente sugere que a partir do momento em que a superfície da jovem Terra derreteu devido ao impacto que criou a Lua, o calor radiante desta esfera brilhante evitou que a face virada para a Terra arrefecesse tão depressa como a face oculta. Assim, a diferença de temperatura entre a face mais próxima e a mais afastada levou à criação de uma diferença química, com uma maior concentração de elementos refratários (isto é, aqueles com um ponto de fusão maior, tal como o alumínio) na face mais afastada. Neste modelo este hemisfério tinha inicialmente mais elementos refratários do que o mais próximo.
Mapas de composição global da Lua sugerem que embora existam diferenças regionais, elas não são primordiais. Pelo contrário, estas diferenças são o resultado de uma complexa história de impactos, de correntes de lava e outros eventos geológicos que aconteceram muito depois da Lua se ter formado.
Outra proposta é que a face visível e oculta tinham outra configuração no passado e um grande impacto modificou o eixo de rotação da Lua, fazendo acidentalmente os mares dominarem nesse lado. Mas, mesmo que esse cenário seja verdadeiro, não explica a razão de se terem criado dois hemisférios diferentes.
Uma terceira ideia propõe que uma grande "sub-lua" colidiu com a proto-Lua no início da sua história e cobriu a face oculta com uma camada adicional de rocha, como um "revestimento", criando as terras altas dessa face enquanto, ao mesmo tempo, "comprimia" o lado da face visível. Tal acontecimento não está de acordo com a nossa compreensão atual de como os impactos se processam. Mesmo que esta hipótese fosse plausível, não há evidências de que a face oculta da Lua contenha adições tardias de rochas exóticas: a composição da face oculta é similar ou idêntica àquela que se encontra globalmente à volta da Lua.
Assim, apesar destes variados cenários darem explicações para a dupla face da Lua, todos estes modelos têm até agora um sabor a deus ex machina e a ciência não incorpora milagres nas suas explicações.
Então voltamos ao início, pelo menos parcialmente. A Lua apresenta duas faces e, o lado visível e oculto, são diferentes de muitas maneiras: mares versus terras altas, crosta fina versus crosta espessa e grandes níveis de produção de elementos versus falta de produção desses elementos. Estas diferenças talvez estejam relacionadas com diferenças no interior da Lua, algumas das quais podem remontar à formação do nosso satélite. Mas ainda só compreendemos em parte a história e os processos envolvidos na evolução da Lua. Assim, porque é que o face visível e a face oculta da Lua são diferentes? Não sabemos.
Com o advento dos voos espaciais, nos finais dos anos 50, do séc. XX, finalmente conseguimos ver a face oculta da Lua. Este importante acontecimento ocorreu pela primeira vez em 1959, graças às fotografias capturadas pela Luna 3, um satélite enviado para a Lua pela União Soviética.
Estas primeiras imagens da face oculta da Lua eram de má qualidade e de baixa resolução, mas os cientistas planetários perceberam imediatamente que as faces visível e oculta eram fundamentalmente diferentes. A face oculta, tal como foi vista pela Luna 3, não apresentava extensos mares negros (comuns mesmo para o observador casual) que estão tão presentes na face visível. Excetuando um par de de pequenos mares - incluindo um apelidado patrioticamente "Mar de Moscovo", por um cientista soviético - a face oculta parecia ser constituída por acidentadas e brilhantes terras altas, entrecruzadas por raios de grandes crateras recentes. As missões robótica seguintes dos soviéticos e dos americanos confirmaram esta descoberta inicial: a face oculta é quase totalmente composta por uma superfície mais brilhante, acidentada e cheia de inúmeras crateras, com um número muito limitado de mares.
Assim, ficamos a conhecer que a Lua possui dois hemisférios totalmente diferentes. Este contraste é expresso de uma forma mais evidente pela distribuição dos escuros depósitos dos mares, mas outras diferenças (tal como a distribuição de certos elementos) também existem. Depois de mais de cinco décadas de estudos, ainda não compreendemos completamente como é que a Lua desenvolveu estas duas faces - mas temos algumas pistas que nos permitem especular sobre o significado desta dicotomia.
Um artigo recente sugere que a partir do momento em que a superfície da jovem Terra derreteu devido ao impacto que criou a Lua, o calor radiante desta esfera brilhante evitou que a face virada para a Terra arrefecesse tão depressa como a face oculta. Assim, a diferença de temperatura entre a face mais próxima e a mais afastada levou à criação de uma diferença química, com uma maior concentração de elementos refratários (isto é, aqueles com um ponto de fusão maior, tal como o alumínio) na face mais afastada. Neste modelo este hemisfério tinha inicialmente mais elementos refratários do que o mais próximo.
Mapas de composição global da Lua sugerem que embora existam diferenças regionais, elas não são primordiais. Pelo contrário, estas diferenças são o resultado de uma complexa história de impactos, de correntes de lava e outros eventos geológicos que aconteceram muito depois da Lua se ter formado.
Outra proposta é que a face visível e oculta tinham outra configuração no passado e um grande impacto modificou o eixo de rotação da Lua, fazendo acidentalmente os mares dominarem nesse lado. Mas, mesmo que esse cenário seja verdadeiro, não explica a razão de se terem criado dois hemisférios diferentes.
Uma terceira ideia propõe que uma grande "sub-lua" colidiu com a proto-Lua no início da sua história e cobriu a face oculta com uma camada adicional de rocha, como um "revestimento", criando as terras altas dessa face enquanto, ao mesmo tempo, "comprimia" o lado da face visível. Tal acontecimento não está de acordo com a nossa compreensão atual de como os impactos se processam. Mesmo que esta hipótese fosse plausível, não há evidências de que a face oculta da Lua contenha adições tardias de rochas exóticas: a composição da face oculta é similar ou idêntica àquela que se encontra globalmente à volta da Lua.
Assim, apesar destes variados cenários darem explicações para a dupla face da Lua, todos estes modelos têm até agora um sabor a deus ex machina e a ciência não incorpora milagres nas suas explicações.
Então voltamos ao início, pelo menos parcialmente. A Lua apresenta duas faces e, o lado visível e oculto, são diferentes de muitas maneiras: mares versus terras altas, crosta fina versus crosta espessa e grandes níveis de produção de elementos versus falta de produção desses elementos. Estas diferenças talvez estejam relacionadas com diferenças no interior da Lua, algumas das quais podem remontar à formação do nosso satélite. Mas ainda só compreendemos em parte a história e os processos envolvidos na evolução da Lua. Assim, porque é que o face visível e a face oculta da Lua são diferentes? Não sabemos.
Fonte: Sky & Telescope - abril 2016 - Vol. 131,n.º 4, pp. 16-21 - Paul D. Spudis (adaptado)
2 - Saturno a 4ºN da Lua - 07:00
8 - Júpiter atinge o seu pico de brilho para 2016, brilhando com magnitude -2,5
10 - Lua no perigou a 359 510 Km - 07:04
20 - Equinócio de março - início da Primavera - 04:30
22 - Lua a 2ºS de Júpiter - 05:00
25 - Lua no apogeu a 406 126 Km - 15:17
28 - Lua a 4ºN de Marte - 20:00
Partículas com energia nula para resolver o paradoxo dos buracos negros
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| A informação da matéria que cai no buraco negro Gargantua do filme Interstellar ter-se-á perdido? Com outros dois investigadores, Stephen Hawking propõe uma nova aproximação para evitar esta conclusão que entra em conflito com a física quântica. |
O que é que acontece a uma carta que lancemos num buraco negro? Segundo a teoria da relatividade geral, quando a carta ultrapassa um certo limiar - o horizonte de acontecimentos -, ela já não pode sair, mesmo que se desloque à velocidade da luz. A carta parece definitivamente perdida... Mas será mesmo assim? O físico teórico britânico Stephen Hawking e dois dos seus colegas acabam de trazer uma nova contribuição para esta velha questão.
Nos anos 70, do séc. XX, Stephen Hawking interessou-se pelos efeitos quânticos que se manifestam próximo do horizonte de acontecimentos de um buraco negro. Hawking mostrou teoricamente que, apesar dos princípios da relatividade geral, há radiação que escapa do astro: este vai-se "evaporando" perdendo pouco a pouco a sua massa. Assim, toda a matéria inicial do buraco negro, ou lá caída posteriormente, acaba por sair sob a forma de radiação. Então a carta seria recuperada por este processo?
A radiação prevista por Stephen Hawking é uma radiação térmica: a informação emitida por ela apenas depende da temperatura do buraco negro e não tem nenhuma ligação com a matéria caída no astro. Assim, a carta estaria irremediavelmente perdida. Ora esta conclusão vai contra os princípios da física quântica: a informação pode ser transformada, mas nunca é perdida. Em teoria, será sempre possível reconstituir a carta original.
Como se resolve esta contradição? Desde há quarenta anos que os físicos se têm debruçado sobre este problema. Nos anos 90, do séc. XX, os trabalhos do físico argentino Juan Maldacena convenceram numerosos investigadores, entre os quais Stephen Hawking, que a informação caída no buraco negro deveria ser preservada. Fica por explicar como é que ela escapa se a radiação de Hawking é térmica e não depende senão da temperatura do astro. Apesar de numerosas pistas, este paradoxo permaneceu sem resolução.
Eis então que Stephen Hawking, durante uma conferência em Estocolmo, em agosto de 2015, apresentou uma nova aproximação em colaboração com Malcolm Perry, da universidade de Cambridge, no Reino Unido e Andrew Strominger, da universidade de Harvard, nos Estados Unidos. Como todas as comunicações de Stephen Hawking, esta foi muito divulgada pela comunicação social, mas os físicos ficaram à espera dos cálculos para avaliar esta nova explicação. O artigo apareceu finalmente em janeiro de 2016 no servidor de pré-publicações arXiv.
A ideia central deste estudo provem de trabalhos anteriores de Andrew Strominger. Este interessou-se pelas simetrias matemáticas, chamadas de supertranslações, e das quais seria dotado o espaço-tempo. Estas simetrias de supertranslações, introduzidas nos anos 60, do séc. XX, implicam a existência de partículas que têm energia nula, chamados de gravitões soft e fotões soft, mas distinguindo-se umas das outras pelos seus momentos cinéticos. O estado mais baixo de energia de um sistema físico, o "vazio", não é assim tão vazio: ele pode ser preenchido por estas partículas soft de energia nula, criando uma multiplicidade de vazios possíveis que se distinguem pelos momentos cinéticos das suas partículas soft.
Quando Andrew Strominger aplicou este resultado a um buraco negro que se evaporou totalmente, apercebeu-se que também neste caso, o vazio obtido não total e depende do seu conteúdo em partículas soft, conteúdo que constitui uma informação em si.
As observações de Andrew Strominger sobre as supertranslações indicam a existência de uma ligação entre estas transformações do espaço-tempo, as partículas soft e o paradoxo da informação. Stephen Hawking, Malcolm Perry e Andrew Strominger quiseram precisar o mecanismo fundado nestas supertranslações que asseguram a conservação da informação. Estudaram um modelo simplificado de supertranslações aplicadas à interação electromagnética e iniciaram a sua aplicação ao caso da gravitação, mais complexa de formalizar.
Os investigadores mostraram que as partículas soft são criadas no horizonte de acontecimentos do buraco negro e registaram a informação de cada partícula que sairia do horizonte, assegurando assim a conservação da informação.
Os primeiros cálculos são encorajadores, mas alguns especialistas sublinham que ainda há no modelo muitas zonas sombrias e pontos técnicos que necessitam de esclarecimento. Todavia, outros há que afirmam que esta aproximação é interessante e merece ser explorada no futuro.
Nos anos 70, do séc. XX, Stephen Hawking interessou-se pelos efeitos quânticos que se manifestam próximo do horizonte de acontecimentos de um buraco negro. Hawking mostrou teoricamente que, apesar dos princípios da relatividade geral, há radiação que escapa do astro: este vai-se "evaporando" perdendo pouco a pouco a sua massa. Assim, toda a matéria inicial do buraco negro, ou lá caída posteriormente, acaba por sair sob a forma de radiação. Então a carta seria recuperada por este processo?
A radiação prevista por Stephen Hawking é uma radiação térmica: a informação emitida por ela apenas depende da temperatura do buraco negro e não tem nenhuma ligação com a matéria caída no astro. Assim, a carta estaria irremediavelmente perdida. Ora esta conclusão vai contra os princípios da física quântica: a informação pode ser transformada, mas nunca é perdida. Em teoria, será sempre possível reconstituir a carta original.
Como se resolve esta contradição? Desde há quarenta anos que os físicos se têm debruçado sobre este problema. Nos anos 90, do séc. XX, os trabalhos do físico argentino Juan Maldacena convenceram numerosos investigadores, entre os quais Stephen Hawking, que a informação caída no buraco negro deveria ser preservada. Fica por explicar como é que ela escapa se a radiação de Hawking é térmica e não depende senão da temperatura do astro. Apesar de numerosas pistas, este paradoxo permaneceu sem resolução.
Eis então que Stephen Hawking, durante uma conferência em Estocolmo, em agosto de 2015, apresentou uma nova aproximação em colaboração com Malcolm Perry, da universidade de Cambridge, no Reino Unido e Andrew Strominger, da universidade de Harvard, nos Estados Unidos. Como todas as comunicações de Stephen Hawking, esta foi muito divulgada pela comunicação social, mas os físicos ficaram à espera dos cálculos para avaliar esta nova explicação. O artigo apareceu finalmente em janeiro de 2016 no servidor de pré-publicações arXiv.
A ideia central deste estudo provem de trabalhos anteriores de Andrew Strominger. Este interessou-se pelas simetrias matemáticas, chamadas de supertranslações, e das quais seria dotado o espaço-tempo. Estas simetrias de supertranslações, introduzidas nos anos 60, do séc. XX, implicam a existência de partículas que têm energia nula, chamados de gravitões soft e fotões soft, mas distinguindo-se umas das outras pelos seus momentos cinéticos. O estado mais baixo de energia de um sistema físico, o "vazio", não é assim tão vazio: ele pode ser preenchido por estas partículas soft de energia nula, criando uma multiplicidade de vazios possíveis que se distinguem pelos momentos cinéticos das suas partículas soft.
Quando Andrew Strominger aplicou este resultado a um buraco negro que se evaporou totalmente, apercebeu-se que também neste caso, o vazio obtido não total e depende do seu conteúdo em partículas soft, conteúdo que constitui uma informação em si.
As observações de Andrew Strominger sobre as supertranslações indicam a existência de uma ligação entre estas transformações do espaço-tempo, as partículas soft e o paradoxo da informação. Stephen Hawking, Malcolm Perry e Andrew Strominger quiseram precisar o mecanismo fundado nestas supertranslações que asseguram a conservação da informação. Estudaram um modelo simplificado de supertranslações aplicadas à interação electromagnética e iniciaram a sua aplicação ao caso da gravitação, mais complexa de formalizar.
Os investigadores mostraram que as partículas soft são criadas no horizonte de acontecimentos do buraco negro e registaram a informação de cada partícula que sairia do horizonte, assegurando assim a conservação da informação.
Os primeiros cálculos são encorajadores, mas alguns especialistas sublinham que ainda há no modelo muitas zonas sombrias e pontos técnicos que necessitam de esclarecimento. Todavia, outros há que afirmam que esta aproximação é interessante e merece ser explorada no futuro.
O que posso observar no céu de março?
2 - Saturno a 4ºN da Lua - 07:00
8 - Júpiter atinge o seu pico de brilho para 2016, brilhando com magnitude -2,5
10 - Lua no perigou a 359 510 Km - 07:04
20 - Equinócio de março - início da Primavera - 04:30
22 - Lua a 2ºS de Júpiter - 05:00
25 - Lua no apogeu a 406 126 Km - 15:17
28 - Lua a 4ºN de Marte - 20:00
Fases da Lua em março
09 - às 01h 54min - nova
15 - às 17h 03min - crescente
15 - às 17h 03min - crescente
23 - às 12h 01min - cheia
01 - às 23h 11min - minguante
Planetas visíveis a olho nu em março
MERCÚRIO - Poderá ser visto somente próximo do horizonte, a leste, antes do nascimento do Sol ou a oeste, depois do ocaso do Sol. Será visível de manhã, cerca do começo do crepúsculo civil, até 14 de março.
VÉNUS -Pode ser visto como estrela da manhã.
MARTE - Nasce pouco depois da meia-noite na constelação do Escorpião.
JÚPITER - Pode ser visto na constelação de Leão e pode ser visto por mais de metade da noite.
SATURNO - Nasce antes do Sol na constelação de Ofiúco, onde permanecerá até ao final do ano. Pode ser visto ao amanhecer até ao início de março.
VÉNUS -Pode ser visto como estrela da manhã.
MARTE - Nasce pouco depois da meia-noite na constelação do Escorpião.
JÚPITER - Pode ser visto na constelação de Leão e pode ser visto por mais de metade da noite.
SATURNO - Nasce antes do Sol na constelação de Ofiúco, onde permanecerá até ao final do ano. Pode ser visto ao amanhecer até ao início de março.
Fonte: Observatório Astronómico de Lisboa
Visibilidade da Estação Espacial Internacional
(para localizações aproximadas de 41.1756ºN, 8.5493ºW)
| Data | Magnitude | Início | Ponto mais alto | Fim | Tipo da passagem | ||||||
| (mag) | Hora | Alt. | Az. | Hora | Alt. | Az. | Hora | Alt. | Az. | ||
| 18-3 | -0,5 | 04:30:04 | 13° | N | 04:30:04 | 13° | N | 04:31:22 | 10° | NNE | visível |
| 18-3 | -0,9 | 06:04:44 | 10° | NNO | 06:07:02 | 17° | NNE | 06:09:19 | 10° | ENE | visível |
| 19-3 | -0,6 | 05:12:31 | 10° | NNO | 05:14:28 | 15° | N | 05:16:24 | 10° | NE | visível |
| 20-3 | -0,5 | 04:22:04 | 13° | N | 04:22:04 | 13° | N | 04:23:34 | 10° | NE | visível |
| 20-3 | -1,3 | 05:56:24 | 10° | NO | 05:59:11 | 25° | NNE | 06:01:59 | 10° | E | visível |
| 21-3 | -0,9 | 05:04:25 | 11° | NNO | 05:06:39 | 19° | NNE | 05:09:04 | 10° | ENE | visível |
| 22-3 | -0,5 | 04:14:09 | 15° | NNE | 04:14:09 | 15° | NNE | 04:16:04 | 10° | NE | visível |
| 22-3 | -2,2 | 05:47:57 | 10° | NO | 05:51:08 | 44° | NNE | 05:54:17 | 10° | ESE | visível |
| 23-3 | -1,5 | 04:56:37 | 16° | NNO | 04:58:38 | 28° | NNE | 05:01:31 | 10° | E | visível |
| 24-3 | -0,7 | 04:06:31 | 20° | NNE | 04:06:31 | 20° | NNE | 04:08:35 | 10° | ENE | visível |
| 24-3 | -3,4 | 05:39:34 | 10° | NO | 05:42:50 | 82° | SO | 05:46:06 | 10° | SE | visível |
| 25-3 | -2,7 | 04:49:14 | 33° | NNO | 04:50:24 | 53° | NNE | 04:53:36 | 10° | ESE | visível |
| 26-3 | -0,7 | 03:59:28 | 20° | ENE | 03:59:28 | 20° | ENE | 04:00:51 | 10° | E | visível |
| 26-3 | -2,5 | 05:32:09 | 16° | ONO | 05:34:18 | 32° | SO | 05:37:17 | 10° | SSE | visível |
| 27-3 | -2,8 | 05:42:38 | 48° | SSE | 05:42:38 | 48° | SSE | 05:45:10 | 10° | SE | visível |
Como usar esta grelha:
Coluna Data - data da passagem da Estação;
Coluna Brilho/Luminosidade (magnitude) - Luminosidade da Estação (quanto mais negativo for o número maior é o brilho);
Coluna Hora - hora de inicio, do ponto mais alto e do fim da passagem;
Coluna Altitude - altitude medida em graus tendo o horizonte como ponto de partida 0º;
Coluna Azimute - a direção da Estação tendo o Norte geográfico como ponto de partida.
Coluna Azimute - a direção da Estação tendo o Norte geográfico como ponto de partida.
Fonte: http://www.heavens-above.com/
Vídeo do Mês
História da Geologia - Episódio 2
Imagem do Mês
Plutão Setentrional
Nesta imagem com cores melhoradas temos uma visão dos desfiladeiros gelados do norte de Plutão, obtida no passado mês de julho pela sonda New Horizons. Atualmente esta área é conhecida como Lowell Regio, já que esta região foi informalmente nomeada por Percival Lowell, fundador do Observatório Lowell. Também conhecido pela sua especulação sobre a existência de canais em Marte, Lowell, em 1906, iniciou a busca que o levaria à descoberta de Plutão. O Pólo Norte de Plutão está encima e à esquerda do centro da imagem. O terreno azul pálido do desfiladeiro à esquerda tem 70 quilómetros de comprimento, descendo verticalmente para o Sul. As elevações maiores apresentam uma cor amarelada. As medições efetuadas pela New Horizons determinaram que para além do gelo de nitrogénio, o gelo de metano é abundante na Lowell Regio, do norte de Plutão.
Fonte: www.nasa.gov
Fonte: www.nasa.gov
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