Cientistas detectaram um enorme buraco abaixo de uma geleira antártica

A Antártida não está em um bom lugar. No espaço de apenas algumas décadas, o continente perdeu trilhões de toneladas de gelo em níveis alarmantes que não podemos acompanhar , mesmo em lugares que antes considerávamos seguros .

Agora, um espantoso novo vazio foi revelado em meio a esse enorme ato de desaparecimento, e é grande: uma gigantesca cavidade crescendo sob a Antártica Ocidental que os cientistas dizem que cobre dois terços da pegada de Manhattan e tem quase 300 metros de altura.

Essa imensa abertura na parte inferior da geleira de Thwaites - uma massa famosa por ser a "geleira mais perigosa do mundo" - é tão grande que representa uma grande parte das estimadas 252 bilhões de toneladas de gelo que a Antarctica perde a cada ano.

Geleira de Thwaites (NASA / OIB / Jeremy Harbeck)

Pesquisadores dizem que a cavidade já foi grande o suficiente para armazenar cerca de 14 bilhões de toneladas de gelo. Ainda mais preocupante, os pesquisadores dizem que perdeu a maior parte do volume de gelo nos últimos três anos.

"Nós suspeitamos há anos que os Thwaites não estavam fortemente ligados ao leito de rocha abaixo", diz o glaciologista Eric Rignot, da Universidade da Califórnia, em Irvine, e o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia.

"Graças a uma nova geração de satélites, podemos finalmente ver os detalhes."

Rignot e colegas pesquisadores descobriram a cavidade usando radar de penetração de gelo como parte da Operação IceBridge da NASA , com dados adicionais fornecidos por cientistas alemães e franceses.

De acordo com as leituras, o vazio oculto é apenas uma baixa de gelo entre um "padrão complexo de recuo e derretimento de gelo" que ocorre na Geleira Thwaites, setores que estão recuando em até 800 metros (2.625 pés) a cada ano.

O padrão complexo que as novas leituras revelam - que não se encaixa nos atuais modelos de gelo ou oceanos - sugere que os cientistas têm mais a aprender sobre como a água e o gelo interagem uns com os outros no ambiente antártico frígido mas quente.

"Estamos descobrindo diferentes mecanismos de recuo", primeiro autor do novo artigo, explica o cientista de radar da JPL, Pietro Milillo .

Cavidade crescente é massa vermelha no centro (NASA / JPL-Caltech)

Enquanto os pesquisadores ainda estão aprendendo coisas novas sobre as complexas maneiras como o gelo derrete na geleira Thwaite, no mais básico, a cavidade gigante representa uma realidade científica simples (embora infeliz).

"[O tamanho de] uma cavidade sob uma geleira desempenha um papel importante no derretimento", diz Milillo .

"Quanto mais calor e água sob a geleira, ela derrete mais rápido".

Isso é importante saber, já que a Thwaites atualmente responde por cerca de 4% do aumento do nível do mar global.

Se desaparecesse por completo, o gelo contido na geleira poderia elevar o oceano em cerca de 65 centímetros (cerca de 2 pés). Mas esse não é o pior cenário possível.

A geleira Thwaites, na verdade, se mantém nas geleiras vizinhas e massas de gelo mais para o interior. Se a força de sustentação desaparecesse, as consequências poderiam ser impensáveis , razão pela qual é considerada uma estrutura natural tão fundamental na paisagem antártica.

Quanto tempo vai ficar, ninguém sabe - é por isso que os cientistas estão agora embarcando em uma grande expedição para aprender mais sobre os Thwaites .

O que eles encontrarão permanece para ser visto, mas está indiscutivelmente entre as pesquisas científicas mais importantes que estão sendo conduzidas no mundo agora.

Como o geocientista da Universidade de Nova York, David Holland, que não esteve envolvido no estudo atual, disse ao The Washington Post no ano passado: "Para a mudança global do nível do mar no próximo século, esta geleira de Thwaites é quase toda a história".

Os resultados são relatados no Science Advances .

Fonte - Science Alert

Expandindo referencias:

Hypescience

Esqueça tudo o que você sabe sobre impressão 3D - o "Replicador" está aqui

Uma nova técnica de impressão 3D pode replicar estruturas complexas - como a famosa escultura de Rodin, “O Pensador”, vista aqui - usando projeções de luz em uma resina especial. Crédito: Getty Images

Em vez de construir objetos camada por camada, a impressora cria estruturas inteiras projetando luz em uma resina que solidifica

Eles o apelidaram de "o replicador" - em homenagem às máquinas da  saga Star Trek  que podem materializar virtualmente qualquer objeto inanimado.

Pesquisadores revelaram uma  impressora 3D  que cria um objeto inteiro de uma só vez, em vez de montá-lo camada por camada, como os típicos dispositivos de fabricação de aditivos fazem - aproximando a ficção científica da realidade.

"Este é um avanço empolgante para rapidamente criar proteses de  peças relativamente pequenas e transparentes", diz Joseph DeSimone, químico da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill.

O dispositivo, descrito em 31 de janeiro na  Science , funciona como uma tomografia computadorizada (TC) ao contrário, explica Hayden Taylor, engenheiro elétrico da Universidade da Califórnia, em Berkeley.

Nas máquinas de tomografia computadorizada, um tubo de raios X gira em torno do paciente, tirando várias imagens das entranhas do corpo. Então, um computador usa as projeções para reconstruir uma imagem 3D.

A equipe percebeu que o processo poderia ser revertido: dado um modelo computacional de um objeto 3D, os pesquisadores calcularam o aspecto de muitos ângulos diferentes e, em seguida, inseriram as imagens 2D resultantes em um projetor de slides comum. O projetor projetou as imagens em um recipiente cilíndrico preenchido com um acrilato, um tipo de resina sintética.

À medida que o projetor percorria as imagens, que cobriam todos os 360 graus, o recipiente girava por um ângulo correspondente. “À medida que o volume gira, a quantidade de luz recebida por qualquer ponto pode ser controlada independentemente”, diz Taylor. "Quando a quantidade total exceder um determinado valor, o líquido ficará sólido".

Isso ocorre porque uma substância química na resina absorve fótons e, uma vez que atinge certo limite, o acrilato sofre polimerização - as moléculas de resina se unem em cadeias para formar um plástico sólido.

O processo de exposição leva cerca de dois minutos para um objeto de poucos centímetros de diâmetro; A equipe recriou uma versão da escultura de Auguste Rodin, "The Thinker", com alguns centímetros de altura.

O líquido restante é então removido, deixando para trás o objeto 3D sólido.

O processo é mais flexível do que a impressão 3D convencional, diz Taylor; por exemplo, pode criar objetos que incluam os existentes. As estruturas resultantes também possuem superfícies mais lisas do que as que podem ser obtidas com impressoras 3D típicas, o que poderia ser útil para a fabricação de componentes ópticos.

Os cientistas sugerem que o método poderia ser usado para imprimir componentes médicos.

Este artigo foi reproduzido e publicado  pela nature em 31 de janeiro de 2019.

Fonte - Scientific American

Expandindo referencias:

Hypescience

Engenheiros criam um robô que pode "imaginar" a si mesmo

Uma imagem do braço robótico deformado em várias poses enquanto coletava dados através de movimentos aleatórios.

Crédito: Robert Kwiatkowski / Columbia Engineering

Robôs que são autoconscientes têm sido ficção científica há décadas, e agora podemos finalmente nos aproximar. Os seres humanos são únicos em poder imaginar-se - imaginar-se em cenários futuros, como caminhar pela praia em um dia quente e ensolarado. Os seres humanos também podem aprender revisitando experiências passadas e refletindo sobre o que deu certo ou errado. 

Enquanto humanos e animais adquirem e adaptam sua auto-imagem ao longo de sua vida, a maioria dos robôs ainda aprende usando simuladores e modelos fornecidos por humanos, ou por tentativas e erros laboriosos e demorados. Os robôs não aprenderam simular a maneira como os humanos fazem.

Pesquisadores da Columbia Engineering fizeram um grande avanço na robótica, criando um robô que aprende o que é, do zero, com zero conhecimento prévio de física, geometria ou dinâmica do motor. Inicialmente, o robô não sabe se é uma aranha, uma cobra, um braço - não tem ideia de qual é a sua forma. 

Após um breve período de "balbucio", e em cerca de um dia de computação intensiva, o robô cria uma auto-simulação. O robô pode então usar esse auto-simulador internamente para contemplar e adaptar-se a diferentes situações, lidando com novas tarefas, bem como detectando e reparando danos em seu próprio corpo. O trabalho é publicado hoje na Science Robotics .

Até hoje, os robôs operaram com um modelo humano explícito do robô. "Mas, se quisermos que os robôs se tornem independentes, adaptem-se rapidamente a cenários imprevistos por seus criadores, é essencial que eles aprendam a se simular", diz Hod Lipson, professor de engenharia mecânica e diretor do laboratório Creative Machines, onde pesquisa foi feita.

Para o estudo, Lipson e seu aluno de doutorado Robert Kwiatkowski usaram um braço robótico articulado de quatro graus de liberdade. Inicialmente, o robô se movia aleatoriamente e coletava aproximadamente mil trajetórias, cada uma com cem pontos. O robô então usou o aprendizado profundo, uma técnica moderna de aprendizado de máquina, para criar um auto-modelo. 

Os primeiros modelos automáticos eram bastante imprecisos e o robô não sabia o que era ou como suas juntas estavam conectadas. Mas depois de menos de 35 horas de treinamento, o auto-modelo tornou-se consistente com o robô físico em cerca de quatro centímetros. O auto-modelo executou uma tarefa de pick-and-place em um sistema de loop fechado que permitia ao robô recalibrar sua posição original entre cada passo ao longo da trajetória, baseado inteiramente no modelo interno de si mesmo. Com o controle de loop fechado,

Mesmo em um sistema de malha aberta, que envolve a execução de uma tarefa inteiramente baseada no modelo interno, sem nenhum feedback externo, o robô foi capaz de concluir a tarefa pick-and-place com uma taxa de sucesso de 44%. "É como tentar pegar um copo de água com os olhos fechados, um processo difícil até mesmo para os humanos", observou o principal autor do estudo, Kwiatkowski, um estudante de doutorado no departamento de ciência da computação que trabalha no laboratório de Lipson.

O robô de auto-modelagem também foi usado para outras tarefas, como escrever texto usando um marcador. Para testar se o auto-modelo poderia detectar danos a si mesmo, os pesquisadores imprimiram em 3D uma peça deformada para simular danos e o robô foi capaz de detectar a mudança e re-treinar seu auto-modelo. O novo modelo automático permitiu que o robô retomasse suas tarefas de coleta com pouca perda de desempenho.

Lipson, que também é membro do Data Science Institute, observa que a auto-imagem é a chave para permitir que os robôs se afastem dos confinamentos da chamada "IA estreita" em direção a habilidades mais gerais. "Isso é talvez o que uma criança recém-nascida faz em seu berço, à medida que aprende o que é", diz ele. "Conjeturamos que essa vantagem também pode ter sido a origem evolutiva da autoconsciência nos seres humanos. Embora a capacidade do nosso robô de se imaginar ainda seja grosseira em comparação com os humanos, acreditamos que essa habilidade está no caminho da autoconsciência".

Lipson acredita que a robótica e a inteligência artificial podem oferecer uma nova janela para o antigo enigma da consciência. "Filósofos, psicólogos e cientistas cognitivos vêm ponderando a natureza da autoconsciência há milênios, mas têm feito relativamente poucos progressos", observa ele. "Ainda escondemos nossa falta de compreensão com termos subjetivos como 'tela da realidade', mas os robôs agora nos obrigam a traduzir essas noções vagas em algoritmos e mecanismos concretos".

Lipson e Kwiatkowski estão cientes das implicações éticas. "A autoconsciência levará a sistemas mais resilientes e adaptativos, mas também implica alguma perda de controle", alertam eles. "É uma tecnologia poderosa, mas deve ser manuseada com cuidado."

Os pesquisadores agora estão investigando se os robôs podem modelar não apenas seus próprios corpos, mas também suas próprias mentes, se os robôs podem pensar sobre o pensamento.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Science Robotics

Fonte - ScienceDaily

Expandindo referencias:

Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Columbia .

Hypescience

Os elementos do universo continuam mudando

A composição do universo – os elementos que são os blocos de construção para cada pedacinho de matéria – está em constante evolução, graças ao nascimento e morte de estrelas.

Uma cientista da Universidade Estadual do Ohio (EUA) criou um esboço de como esses elementos se formam conforme estrelas crescem, explodem e se fundem, detalhado em um artigo publicado na revista científica Science.

Tabela periódica

O universo já passou por algumas mudanças interessantes. Ao longo do tempo, a tabela periódica – o número total de elementos no universo – se transformou muito.

“Por 100 milhões de anos após o Big Bang, não havia nada além de hidrogênio, hélio e lítio. E então começamos a obter carbono e oxigênio e outras coisas realmente importantes. E agora, estamos nos dias de glória da tabela periódica”, explicou Jennifer Johnson, professora de astronomia e autora do artigo.

A tabela periódica existe desde a década de 1860, quando um químico russo, Dmitri Mendeleev, reconheceu que certos elementos se comportavam da mesma maneira quimicamente, organizando-os em um gráfico.

Como os cientistas sabem há muito tempo, a tabela periódica é em grande parte feita de poeira de estrelas: a maioria dos elementos, do mais leve hidrogênio aos mais pesados como o laurêncio, começa com elas.

As fontes de elementos no Universo, de 15 minutos a 8 bilhões de anos. Crédito: Jennifer Johnson

As fontes de elementos no Universo, de 15 minutos a 8 bilhões de anos. Crédito: Jennifer Johnson

As fontes de elementos no Universo, de 15 minutos a 8 bilhões de anos. Crédito: Jennifer Johnson

As fontes de elementos no Universo, de 15 minutos a 8 bilhões de anos. Crédito: Jennifer Johnson

Nucleossíntese

A tabela periódica continua aumentando à medida que novos elementos são descobertos ou criados (caso dos elementos sintéticos, fabricados em laboratórios ao redor do mundo).

Já o processo de criar um novo elemento naturalmente – a nucleossíntese – começou com o Big Bang cerca de 13,7 bilhões de anos atrás.

Os elementos mais leves do universo, hidrogênio e hélio, foram os primeiros resultados dessa enorme explosão. Os mais pesados – quase todos os outros da tabela periódica – são, em grande parte, produtos da vida e da morte de estrelas.

De acordo com Johnson, estrelas de grande massa, incluindo algumas da constelação de Órion, a cerca de 1.300 anos-luz da Terra, fundem elementos muito mais rapidamente do que estrelas de baixa massa.

Essas estrelas grandiosas fundem hidrogênio e hélio em carbono e transformam carbono em magnésio, sódio e néon. Em seguida, quando morrem ao explodir em supernovas, liberam outros elementos – do oxigênio ao silício ao selênio – no espaço ao redor delas.

Variedade

Estrelas menores e de pouca massa, como as do tamanho do nosso sol, fundem hidrogênio e hélio em seus núcleos. Esse hélio então se funde em carbono. Quando a pequena estrela morre, deixa para trás uma anã branca.

Anãs brancas sintetizam outros elementos quando se fundem e explodem, por exemplo, cálcio ou ferro. Já estrelas de nêutrons fundidas podem criar ródio ou xenônio.

Uma vez que estrelas vivem e morrem em diferentes escalas de tempo, e diferentes elementos são produzidos enquanto uma estrela passa por sua vida e morte, a composição dos elementos no universo muda no decorrer dos anos.

“São necessários vários processos diferentes para que as estrelas criem elementos, e esses processos estão distribuídos de maneira interessante pela tabela periódica. Quando pensamos em todos os elementos do universo, é interessante pensar em quantas estrelas deram suas vidas. É preciso uma boa variedade para nos dar elementos”, conclui Johnson. 

Fonte - Hypescience

Expandindo referencias:

Phys.org

Mais informações: Jennifer A. Johnson, Populando a tabela periódica: Nucleossíntese dos elementos, Science (2019). DOI: 10.1126 / science.aau9540 

A Terra pode ser esmagada até o tamanho de um campo de futebol por experimentos com acelerador de partículas, diz astrônomo

O conceituado cosmologista britânico Martin Rees fez declarações bastante ousadas quando se trata de aceleradores de partículas: de acordo com o cientista, há uma possibilidade pequena, mas real, de vários desastres fatais.

Aceleradores de partículas como o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) disparam partículas a velocidades incrivelmente altas, esmagando-as e observando os resultados. Essas colisões de alta velocidade já nos ajudaram a descobrir muitas novas partículas, mas não sem riscos.

Em seu livro de 2018, “On The Future: Prospects for Humanity”, Rees oferece perspectivas sombrias.

“Talvez um buraco negro se forme e sugue ao redor”, escreve. “A segunda possibilidade assustadora é que os quarks se reagrupem em objetos comprimidos chamados strangelets. Isso por si só seria inofensivo. No entanto, sob algumas hipóteses, um strangelet poderia, por contágio, converter qualquer outra coisa que encontrasse em uma nova forma de matéria, transformando toda a Terra em uma esfera hiperdensa de cerca de cem metros de diâmetro”, o que é aproximadamente o comprimento de um campo de futebol americano.

A terceira maneira pela qual os aceleradores de partículas poderiam destruir a Terra, segundo Rees, é por uma “catástrofe que engole o próprio espaço”. “Espaço vazio – o que os físicos chamam de vácuo – é mais do que apenas o nada. É a arena para tudo o que acontece. Tem, latente nele, todas as forças e partículas que governam o mundo físico. O vácuo atual pode ser frágil e instável. Alguns especularam que a energia concentrada criada quando as partículas colidem poderia desencadear uma ‘transição de fase’ que rasgaria o tecido do espaço. Essa seria uma calamidade cósmica, não apenas terrestre”, resume.

Então, devemos nos preocupar?

Tudo isso soa francamente aterrorizante, mas será que significa que não deveríamos mais construir e usar aceleradores de partículas?

“O Grupo de Avaliação de Segurança do LHC reafirma e estende as conclusões do relatório de 2003 que as colisões não apresentam nenhum perigo e que não há razões para preocupação”, escreve a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, responsável pelo LHC, em seu site. “O que quer que o LHC faça, a natureza já fez muitas vezes durante a vida da Terra e de outros corpos astronômicos”.

Este é um ponto importante – os raios cósmicos são basicamente versões naturais do que o LHC e outros aceleradores de partículas fazem, e atingem a Terra constantemente.

A equipe por trás do LHC também tem uma resposta para o perigo de strangelets. “Os strangelets podem se unir à matéria comum e transformá-la em matéria estranha? Essa questão foi levantada antes do início do Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), em 2000, e um estudo na época mostrou que não havia motivo para inquietação. O RHIC funciona há oito anos procurando por strangelets, sem detectar nenhum”.

Até mesmo o falecido Stephen Hawking deu sua bênção ao acelerador de partículas: “O mundo não chegará ao fim quando o LHC for ligado. Ele é absolutamente seguro. Colisões liberando uma energia maior ocorrem milhões de vezes por dia na atmosfera da Terra e nada de terrível acontece”, disse o físico.

De certa forma, Rees está correto. Não temos 100% de certeza de que não corremos nenhum risco, e provavelmente nunca teremos. Mas, conforme ele mesmo explica, muitos avanços científicos são arriscados e isso não quer dizer que precisamos pará-los completamente.

“A inovação é muitas vezes perigosa, mas se não renunciarmos aos riscos, podemos renunciar aos benefícios”, escreveu em “On the Future”.

“No entanto, os físicos devem ser cautelosos sobre a realização de experimentos que geram condições sem precedentes. Muitos de nós estão inclinados a descartar esses riscos como ficção científica, mas tendo em vista o que está em jogo, eles não podem ser ignorados, mesmo se considerados altamente improváveis”, conclui. 

Fonte - Hypescience

Expandir referencias:

Science Alert

The Telegraph