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Como um sol tempestuoso poderia ter começado a vida na Terra

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Como um sol tempestuoso poderia ter começado a vida na Terra

Um estudo recente indica que os ingredientes básicos para a vida na Terra podem ter se originado de erupções solares. A pesquisa mostrou que a colisão das moléculas do sol com os gases na atmosfera primordial da Terra poderia produzir aminoácidos e ácidos carboxílicos, que são os blocos de construção das proteínas e da vida orgânica. Usando dados da missão Kepler da NASA, os pesquisadores sugeriram que, durante sua fase inicial de superflare, partículas energéticas do sol interagiam regularmente com nossa atmosfera, desencadeando reações químicas fundamentais. As iterações experimentais indicaram que as moléculas do sol parecem ser uma fonte de energia mais eficiente do que o raio para a síntese de aminoácidos e ácidos carboxílicos. Crédito: NASA/Goddard Space Flight Center

Um novo estudo postula que os primeiros blocos de construção da vida na Terra, ou seja,[{” attribute=””>amino acids and carboxylic acids, may have been formed due to solar eruptions. The research suggests that energetic particles from the sun during its early stages, colliding with Earth’s primitive atmosphere, could have efficiently catalyzed essential chemical reactions, thus challenging the traditional “warm little pond” theory.

The first building blocks of life on Earth may have formed thanks to eruptions from our Sun, a new study finds.

A series of chemical experiments show how solar particles, colliding with gases in Earth’s early atmosphere, can form amino acids and carboxylic acids, the basic building blocks of proteins and organic life. The findings were published in the journal Life.

To understand the origins of life, many scientists try to explain how amino acids, the raw materials from which proteins and all cellular life, were formed. The best-known proposal originated in the late 1800s as scientists speculated that life might have begun in a “warm little pond”: A soup of chemicals, energized by lightning, heat, and other energy sources, that could mix together in concentrated amounts to form organic molecules.

Early Earth Astrobiology Artist Concept

Artist’s concept of Early Earth. Credit: NASA

In 1953, Stanley Miller of the University of Chicago tried to recreate these primordial conditions in the lab. Miller filled a closed chamber with methane, ammonia, water, and molecular hydrogen – gases thought to be prevalent in Earth’s early atmosphere – and repeatedly ignited an electrical spark to simulate lightning. A week later, Miller and his graduate advisor Harold Urey analyzed the chamber’s contents and found that 20 different amino acids had formed.

“That was a big revelation,” said Vladimir Airapetian, a stellar astrophysicist at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and coauthor of the new paper. “From the basic components of early Earth’s atmosphere, you can synthesize these complex organic molecules.”

But the last 70 years have complicated this interpretation. Scientists now believe ammonia (NH3) and methane (CH4) were far less abundant; instead, Earth’s air was filled with carbon dioxide (CO2) and molecular nitrogen (N2), which require more energy to break down. These gases can still yield amino acids, but in greatly reduced quantities.

Seeking alternative energy sources, some scientists pointed to shockwaves from incoming meteors. Others cited solar ultraviolet radiation. Airapetian, using data from NASA’s Kepler mission, pointed to a new idea: energetic particles from our Sun.

Kepler observed far-off stars at different stages in their lifecycle, but its data provides hints about our Sun’s past. In 2016, Airapetian published a study suggesting that during Earth’s first 100 million years, the Sun was about 30% dimmer. But solar “superflares” – powerful eruptions we only see once every 100 years or so today – would have erupted once every 3-10 days. These superflares launch near-light speed particles that would regularly collide with our atmosphere, kickstarting chemical reactions.


A energia do nosso jovem Sol, há 4 bilhões de anos, ajudou a criar moléculas na atmosfera da Terra que lhes permitiram aquecer o suficiente para abrigar a vida. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA/Jenna Duberstein

“Assim que publiquei o artigo, uma equipe da Yokohama National University entrou em contato comigo do Japão”, disse Airapetian.

O Dr. Kobayashi, professor de química lá, passou os últimos 30 anos estudando a química dos prebióticos. Ele estava tentando entender como os raios cósmicos galácticos – partículas de fora do nosso sistema solar – poderiam ter afetado a atmosfera da Terra primitiva. “Os raios cósmicos galácticos são ignorados pela maioria dos pesquisadores porque requerem equipamentos especializados, como aceleradores de partículas”, disse Kobayashi. “Tive a sorte de ter acesso a vários deles perto das nossas instalações.” Pequenas modificações na configuração experimental de Kobayashi poderiam testar as ideias de Airapetian.

Airapetian e Kobayashi e seus colaboradores criaram uma mistura de gases que corresponde à atmosfera da Terra primitiva como a entendemos hoje. Eles coletaram dióxido de carbono, nitrogênio molecular, água e uma quantidade variável de metano. (A proporção de metano na atmosfera da Terra primitiva é incerta, mas acredita-se que seja baixa). comparação.

Enquanto o teor de metano era superior a 0,5%, as misturas liberadas pelos prótons (as partículas de energia solar) produziam quantidades detectáveis ​​de aminoácidos e ácidos carboxílicos. Mas as descargas de faíscas (relâmpagos) requerem uma concentração de metano de cerca de 15% antes que qualquer aminoácido possa se formar.

“Mesmo quando 15% de metano está presente, a taxa de produção de aminoácidos por raios é um milhão de vezes menor do que a produção de prótons”, acrescentou Airapetian. Os prótons também tendem a produzir mais ácidos carboxílicos (compradores de aminoácidos) do que aqueles inflamados por descarga de faísca.

Detalhe da erupção solar

Close de uma erupção vulcânica solar, incluindo uma erupção solar, ejeção de massa coronal e evento de ejeção de massa solar. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA

Tudo o mais sendo igual, as partículas solares parecem ser uma fonte de energia mais eficiente do que os raios. Tudo o mais provavelmente não era igual, sugeriu Airapetian. Miller e Urey levantaram a hipótese de que os raios eram tão comuns na época do “pequeno lago quente” quanto hoje. Mas o raio, que vem de nuvens de tempestade formadas pelo ar quente ascendente, teria sido cerca de 30% mais raro sob a luz solar fraca.

“Durante condições frias, você nunca tem raios, e a Terra primitiva estava sob um sol muito fraco”, disse Airapetian. “Isso não significa que não possa vir de um raio, mas o raio parece menos provável agora, e as partículas solares parecem mais prováveis”.

Esses experimentos sugerem que nosso jovem e enérgico Sol poderia ter induzido precursores da vida mais facilmente, e talvez antes, do que se supunha anteriormente.

Referência: “Formation of Amino Acids and Carboxylic Acids in the Weak Reduction of Planetary Atmospheres by Solar Particles from the Young Sun” por Kensei Kobayashi Jun-ichi Ise, Ryuhei Aoki, Mei Kinoshita, Koki Naito, Takumi Udo, Bhagawati Konivore Takahashi, Hiromi Shibata, Hajime Mita, Hitoshi Fukuda, Yoshiyuki Oguri Kimitaka Kawamura, Yoko Kibukawa e Vladimir S. Irpetian, 28 de abril de 2023 Disponível aqui. vida.
DOI: 10.3390/life13051103

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O lançamento inaugural do Ariane 6 está previsto para a primeira quinzena de julho

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O lançamento inaugural do Ariane 6 está previsto para a primeira quinzena de julho

WASHINGTON – O primeiro lançamento do foguete Ariane 6 está previsto para ocorrer na primeira quinzena de julho, quando o veículo tomar forma no local de lançamento na Guiana Francesa.

A Agência Espacial Europeia anunciou em 21 de maio que a equipe conjunta que trabalha no Ariane 6, incluindo a ESA, o contratante principal Ariane Group, o provedor de serviços de lançamento Arianespace e a agência espacial francesa CNES, espera que o lançamento inaugural do Ariane 6 ocorra nas primeiras duas semanas. de 2017. 2019. Julho.

Isso está no meio do prazo anunciado anteriormente pela ESA, entre meados de junho e o final de julho. A Agência Espacial Europeia disse que uma data específica, embora provisória, para o lançamento será anunciada no show aéreo ILA em Berlim, agendado para 5 a 9 de junho.

A atualização foi a primeira revisão da data de lançamento desde novembro de 2023, quando a ESA anunciou uma janela de meados de junho ao final de julho. As autoridades disseram anteriormente que forneceriam uma atualização sobre o lançamento após concluir uma revisão de qualificação programada para terminar no final de abril.

Na sua última atualização, a ESA afirmou que concluiu a revisão de qualificação em 29 de abril. Os trabalhadores também começaram a empilhar o foguete, anexando seus dois propulsores sólidos ao estágio central. O estágio superior e as cargas úteis serão instalados em junho, antes de um teste de abastecimento e contagem regressiva de treinamento, denominado ensaio molhado, agendado para 18 de junho.

Embora a Agência Espacial Europeia ainda não tenha fornecido uma atualização sobre as datas de lançamento do Ariane 6, executivos de dois grandes fornecedores disseram acreditar que o lançamento ocorreu dentro do cronograma. “Parece-me que estamos indo na direção certa para um voo em julho”, disse o CEO da Aveo, Giulio Ranzo, sobre o Ariane 6 em uma teleconferência de resultados em 9 de maio. A Avio produz os motores de foguete sólidos usados ​​nos propulsores Ariane 6.

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“Estamos muito confiantes de que o Ariane 6 será lançado dentro do período de lançamento conhecido, de meados de junho até o final de julho”, disse o CEO da OHB, Marco Fox, na teleconferência de resultados de sua empresa em 8 de maio. “Acho que os preparativos estão indo muito bem.”

Joseph Aschbacher, Diretor Geral da Agência Espacial Europeia, descreveu o primeiro lançamento do veículo Ariane 6 como “o grande evento do ano” para a Europa no domínio do espaço durante a sessão da trigésima nona sessão da conferência.sim Simpósio Espacial em abril. Um voo bem-sucedido do tão esperado Ariane 6 ajudaria a aliviar a “crise de lançamento” que forçou a Agência Espacial Europeia e a Comissão Europeia a comprar muitos lançamentos do Falcon 9 da SpaceX. Isto inclui o lançamento agendado para 28 de maio do EarthCARE, uma missão conjunta de ciências da Terra entre a ESA e a JAXA, a bordo de uma aeronave Falcon 9 da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia.

Mas no Simpósio Espacial, Aschbacher estabeleceu expectativas para aquele primeiro voo. “Estatisticamente, há 47% de probabilidade de que o primeiro voo não seja bem-sucedido ou não corra exatamente como planejado”, disse ele, citando um histórico de primeiros lançamentos de novos veículos de lançamento de grande porte. “Faremos tudo o que pudermos para que seja uma viagem bem-sucedida, mas acho que é algo que devemos levar em consideração.”

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O Telescópio Espacial James Webb pode ter resolvido o mistério do planeta inchado. Veja como

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O Telescópio Espacial James Webb pode ter resolvido o mistério do planeta inchado.  Veja como

Um fornecimento surpreendentemente baixo de metano pode explicar como um planeta em torno de uma estrela próxima ficou estranhamente inchado, de acordo com novas observações da Agência Espacial Europeia. Telescópio Espacial James Webb (JWST). Os astrónomos dizem que os resultados mostram que as atmosferas planetárias podem aumentar de volume significativamente sem recorrer a teorias esotéricas sobre a formação planetária.

“Os dados de Webb dizem-nos que planetas como WASP-107 b não tiveram de se formar de uma forma estranha, com um núcleo muito pequeno e uma atmosfera gasosa massiva.” Michael LaneUm cientista de exoplanetas da Arizona State University disse em A declaração. “Em vez disso, poderíamos pegar algo mais parecido Netuno“Com muita rocha e pouco gás, basta aumentar a temperatura e depois aumentar e parece a mesma coisa.”

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Quebrando a velocidade da luz: o mistério do túnel quântico

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Quebrando a velocidade da luz: o mistério do túnel quântico

O tunelamento quântico permite que as partículas contornem as barreiras de energia. Foi proposta uma nova maneira de medir o tempo que as partículas levam para tunelar, o que pode desafiar afirmações anteriores sobre velocidades de tunelamento ultraleves. Este método envolve o uso de átomos como relógios para detectar diferenças horárias mínimas. Crédito: SciTechDaily.com

Num fenômeno surpreendente da física quântica conhecido como tunelamento, as partículas parecem se mover mais rápido que a velocidade da luz. No entanto, os físicos de Darmstadt acreditam que o tempo gasto pelas partículas no túnel foi medido incorretamente até agora. Eles propõem uma nova maneira de parar a velocidade das partículas quânticas.

Na física clássica existem leis estritas que não podem ser contornadas. Por exemplo, se uma bola rolante não tiver energia suficiente, ela não será capaz de subir a colina; Em vez disso, irá cair antes de atingir o pico. Na física quântica, este princípio não é totalmente estrito. Aqui, uma partícula pode atravessar uma barreira, mesmo que não tenha energia suficiente para atravessá-la. Ele se comporta como se estivesse deslizando por um túnel, razão pela qual esse fenômeno também é conhecido como “tunelamento quântico”. Longe de ser apenas uma mágica teórica, esse fenômeno tem aplicações práticas, como na operação de drives de memória flash.

Tunelamento quântico e relatividade

No passado, experiências com partículas mais rápidas que a luz atraíram alguma atenção. Afinal, a teoria da relatividade de Einstein proíbe velocidades mais rápidas que a da luz. A questão é, portanto, se o tempo necessário para o tunelamento foi devidamente “pausado” nesses experimentos. Os físicos Patrick Schach e Eno Giese, da Universidade de Darmstadt, seguem uma nova abordagem para determinar o “tempo” de uma partícula em túnel. Eles propuseram agora uma nova maneira de medir esse tempo. Em seu experimento, eles mediram isso de uma forma que acreditam ser mais adequada para a natureza quântica do tunelamento. Eles publicaram seu projeto de experimento na famosa revista Avanço da ciência.

Dualidade onda-partícula e tunelamento quântico

De acordo com a física quântica, pequenas partículas como átomos ou partículas de luz têm uma natureza dupla.

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Dependendo do experimento, eles se comportam como partículas ou como ondas. O tunelamento quântico destaca a natureza ondulatória das partículas. Um “pacote de ondas” rola em direção à barreira, semelhante ao fluxo de água. A altura da onda indica a probabilidade de uma partícula se materializar naquele local se sua posição fosse medida. Se um pacote de ondas atingir uma barreira de energia, parte dele será refletido. Porém, uma pequena porção penetra na barreira e existe uma pequena possibilidade de que a partícula apareça do outro lado da barreira.

Reavaliação da velocidade do túnel

Experimentos anteriores observaram que uma partícula de luz percorreu uma distância maior após o tunelamento do que uma partícula que tinha um caminho livre. Portanto, teria viajado mais rápido que a luz. No entanto, os pesquisadores tiveram que determinar a localização da partícula depois que ela passou. Eles escolheram o ponto mais alto do pacote de ondas.

“Mas a partícula não segue uma trajetória no sentido clássico”, objeta Eno Giese. É impossível determinar exatamente onde uma partícula estava em um determinado momento. Isto torna difícil fazer declarações sobre o tempo necessário para ir de A a B.

Uma nova abordagem para medir o tempo de tunelamento

Por outro lado, Shash Brief é guiado por uma citação de Albert Einstein: “Tempo é o que você lê no relógio”. Eles propõem usar a própria partícula do túnel como um relógio. A segunda partícula não gasta atua como referência. Ao comparar esses dois relógios naturais, é possível determinar se o tempo passa mais devagar, mais rápido ou na mesma velocidade durante o tunelamento quântico.

A natureza ondulatória das partículas facilita esta abordagem. A oscilação das ondas é como a oscilação de um relógio. Especificamente, Schach e Giese propõem o uso de átomos como relógios. Os níveis de energia dos átomos oscilam em certas frequências. Depois de abordar A milho Com um pulso de laser, seus níveis inicialmente oscilam de forma síncrona – o relógio atômico é iniciado. Durante o túnel, o ritmo muda ligeiramente. Um segundo pulso de laser faz com que as duas ondas internas do átomo se sobreponham. A detecção de interferência torna possível medir a distância entre duas ondas de nível de energia, o que por sua vez é uma medição precisa do tempo decorrido.

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Já o segundo átomo, que não é tunelado, serve de referência para medir a diferença de tempo entre cavar túneis e não cavar túneis. Os cálculos dos físicos sugerem que a partícula do túnel aparecerá um pouco mais tarde. “O relógio que foi escavado no túnel é um pouco mais antigo que o outro relógio”, diz Patrick Schach. Isto parece contradizer experiências que atribuíram a velocidade da luz à construção de túneis.

O desafio de implementar o experimento

Em princípio, o teste poderia ser feito usando a tecnologia atual, diz Schach, mas representa um enorme desafio para os experimentos. Isso ocorre porque a diferença de tempo a ser medida é de apenas cerca de 10-26 Segundos – um tempo muito curto. O físico explica que ajuda usar nuvens de átomos como relógios em vez de átomos individuais. Também é possível amplificar o efeito, por exemplo, aumentando artificialmente as frequências do clock.

“Atualmente estamos discutindo essa ideia com nossos colegas experimentais e em contato com nossos parceiros de projeto”, acrescenta Gizzi. É muito provável que a equipe decida em breve realizar este experimento emocionante.

Referência: “Teoria unificada dos tempos dos túneis promovida pelos relógios Ramsey” por Patrick Schach e Eno Giese, 19 de abril de 2024, Avanço da ciência.
doi: 10.1126/sciadv.adl6078

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