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“O problema das Dolomitas” – Cientistas resolvem um mistério geológico de 200 anos

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“O problema das Dolomitas” – Cientistas resolvem um mistério geológico de 200 anos

Professor Wenhao Sun exibe dolomita de sua coleção pessoal de rochas. A Sun estuda o crescimento cristalino de metais do ponto de vista da ciência dos materiais. Ao compreender como os átomos se unem para formar minerais naturais, ele acredita que podemos descobrir os mecanismos básicos do crescimento dos cristais, que podem ser usados ​​para produzir materiais funcionais de forma mais rápida e eficiente. Crédito: Marcin Szczybanski, contador de histórias multimídia sênior, Michigan Engineering.

Para criar montanhas de dolomita, um mineral comum, ela deve ser derretida periodicamente. Este conceito aparentemente contraditório pode ajudar a tornar novos produtos impecáveis Semicondutores E mais.

Durante dois séculos, os cientistas não conseguiram produzir um mineral comum em laboratório sob condições que se acredita terem se formado naturalmente. Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Michigan e Universidade de Hokkaido Em Sapporo, o Japão finalmente conseguiu exatamente isso, graças a uma nova teoria desenvolvida através de simulações atômicas.

Seu sucesso resolve um mistério geológico de longa data chamado “Problema Dolomita”. Dolomita – um importante mineral encontrado nas Montanhas Dolomitas na Itália, nas Cataratas do Niágara e no Hoodoo em Utah – é abundante nas rochas Mais de 100 milhões de anosNo entanto, está quase ausente nas formações jovens.

Wenhao Sun e Junsu Kim

Wenhao Sun, professor assistente de ciência e engenharia de materiais da Dow na Universidade de Michigan, e Junsu Kim, estudante de doutorado em ciência e engenharia de materiais no grupo de pesquisa do professor Sun, mostram rochas dolomitas da coleção de seu laboratório. Os dois cientistas desenvolveram uma teoria que poderia finalmente explicar um mistério de dois séculos sobre a abundância de dolomita na Terra. Crédito: Marcin Szczybanski, contador de histórias multimídia sênior, Michigan Engineering.

A importância de compreender o crescimento da dolomita

“Se entendermos como a dolomita cresce na natureza, poderemos aprender novas estratégias para aumentar o crescimento de cristais de materiais tecnológicos modernos”, disse recentemente Wenhao Sun, professor de ciência e engenharia de materiais na Universidade Dow e autor correspondente do artigo. Publicado em Ciências.

O segredo para finalmente cultivar dolomita em laboratório foi remover defeitos na estrutura mineral à medida que ela crescia. Quando os minerais se formam na água, os átomos geralmente são depositados ordenadamente na borda da superfície cristalina em crescimento. No entanto, a borda de crescimento da dolomita consiste em fileiras alternadas de cálcio e magnésio. Na água, o cálcio e o magnésio fixam-se aleatoriamente ao cristal de dolomita em crescimento, muitas vezes depositando-se no lugar errado e criando defeitos que impedem a formação de camadas adicionais de dolomita. Esta perturbação retarda o crescimento da dolomita, o que significa que seriam necessários 10 milhões de anos para formar apenas uma camada de dolomita ordenada.

Diagrama da estrutura atômica da dolomita

Estrutura de borda de cristal Dolomita. Fileiras de magnésio (bolas laranja) alternam-se com fileiras de cálcio (bolas azuis), intercaladas com carbonatos (estruturas pretas). As setas rosa mostram as direções de crescimento dos cristais. O cálcio e o magnésio muitas vezes se ligam incorretamente à borda de crescimento, interrompendo o crescimento da dolomita. Fonte da imagem: Junsu Kim, estudante de doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade de Michigan.

Felizmente, esses defeitos não são corrigidos. Como os átomos desordenados são menos estáveis ​​que os átomos na posição correta, eles são os primeiros a se dissolver quando o metal é lavado com água. A lavagem repetida dessas falhas – por exemplo, com chuva ou ciclos de marés – permite que a camada de dolomita se forme em apenas alguns anos. Com o passar do tempo geológico, as montanhas dolomitas podem se acumular.

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Técnicas avançadas de simulação

Para simular com precisão o crescimento da dolomita, os pesquisadores precisaram calcular quão forte ou fracamente os átomos estavam ligados à superfície da dolomita existente. Simulações mais precisas requerem a energia de cada interação entre elétrons e átomos no cristal em crescimento. Esses cálculos exaustivos normalmente exigem grandes quantidades de poder de computação, mas o software desenvolvido no Centro de Ciência Preditiva de Materiais Estruturais (PRISMS) da Universidade de Maryland forneceu um atalho.

“Nosso software calcula a energia de alguns arranjos atômicos e depois os extrapola para prever as energias de outros arranjos com base na simetria da estrutura cristalina”, disse Brian Buchala, um dos principais desenvolvedores do programa e pesquisador associado da Universidade. do departamento de Maryland. Ciência e engenharia de materiais.

Este atalho tornou possível simular o crescimento da dolomita em escalas de tempo geológicas.

Dolomita Itália

A dolomita é um mineral tão comum em rochas antigas que forma montanhas como a cordilheira de mesmo nome no norte da Itália. Mas a dolomita é rara em rochas mais jovens e não pode ser produzida em laboratório nas condições em que se formou naturalmente. Uma nova teoria ajudou os cientistas a cultivar o mineral em laboratório a temperatura e pressão normais pela primeira vez e pode ajudar a explicar a escassez de dolomita em rochas mais jovens. Fonte da imagem: Francesca.z73 via Wikimedia Commons.

“Cada passo atômico normalmente leva mais de 5.000 horas de CPU em um supercomputador. Agora, podemos fazer o mesmo cálculo em 2 milissegundos em um desktop”, disse Junsu Kim, estudante de doutorado em ciência e engenharia de materiais e primeiro autor do estudo.

Aplicação prática e teste teórico

As poucas áreas onde a dolomita se forma hoje são inundadas intermitentemente e depois secam, o que concorda bem com a teoria de Sun e Kim. Mas tal evidência por si só não foi suficiente para ser completamente convincente. Entra Yuki Kimura, professor de ciência de materiais da Universidade de Hokkaido, e Tomoya Yamazaki, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Kimura. Eles testaram a nova teoria usando microscópios eletrônicos de transmissão.

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“Os microscópios eletrônicos normalmente usam apenas feixes de elétrons para obter imagens de amostras”, disse Kimura. “No entanto, o feixe também pode dividir a água, fazendo… azedo O que pode fazer com que os cristais se dissolvam. Isso geralmente é ruim para a fotografia, mas neste caso a decomposição é exatamente o que queríamos.

Depois de colocar um pequeno cristal de dolomita em uma solução de cálcio e magnésio, Kimura e Yamazaki pulsaram suavemente o feixe de elétrons 4.000 vezes ao longo de duas horas, removendo os defeitos. Após os pulsos, a dolomita foi observada crescendo cerca de 100 nanômetros, cerca de 250 mil vezes menor que uma polegada. Embora estas fossem apenas 300 camadas de dolomita, nunca mais do que cinco camadas de dolomita haviam sido cultivadas em laboratório antes.

As lições aprendidas com o problema da dolomita poderiam ajudar os engenheiros a fabricar materiais de maior qualidade para semicondutores, painéis solares, baterias e outras tecnologias.

“No passado, os produtores de cristal que queriam fazer materiais perfeitos tentavam cultivá-los muito lentamente”, disse Sun. “Nossa teoria mostra que você pode cultivar materiais livres de defeitos rapidamente, se dissolver os defeitos periodicamente durante o crescimento.”

Referência: “O derretimento permite o crescimento de cristais de dolomita em condições próximas ao ambiente” por Junsu Kim, Yuki Kimura, Brian Buchala, Tomoya Yamazaki, Udo Becker e Wenhao Sun, 23 de novembro de 2023, Ciências.
doi: 10.1126/science.adi3690

A pesquisa foi financiada por uma bolsa para novos investigadores de doutorado da American Chemical Society PRF, do Departamento de Energia dos EUA e da Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência.

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O Mars Rover da NASA segue o caminho do que parece ser um antigo rio

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O Mars Rover da NASA segue o caminho do que parece ser um antigo rio

Este caminho “semelhante a uma cobra” lembra muito um rio sinuoso.

Rio preguiçoso

Os operadores do rover Mars Curiosity da NASA tomaram a sua decisão, e o rover fora do mundo continuará descendo uma crista rochosa que os cientistas acreditam ter sido outrora um rio caudaloso.

No início deste mês, o único veículo chegou à região alta da serra de Gedes Valles, um “Caminho semelhante a uma cobra“Isso nos lembra dos canais que os rios escavam na Terra.

Isso deixou a equipe do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA com uma grande decisão: continuar ao longo de Gedes Valles em busca de um lugar para atravessar – ou aventurar-se pelo lado sul de Pinnacle Ridge, que é transitável de acordo com a carga mais recente. Dados.

Por fim, a equipe decidiu continuar pela Gedez Valles.

“Gosto muito de processos como os de hoje”, escreveu Abigail Freeman, geóloga planetária do JPL, em um artigo. Atualização da NASA. “Esta manhã saímos com uma visão marciana totalmente nova para admirar e então tivemos que trabalhar juntos como uma equipe para decidir rapidamente o que fazer a seguir.”

Melhorar

A curiosidade já se revelou inestimável para lançar nova luz sobre o passado antigo do Planeta Vermelho, compilando evidências de que a sua superfície outrora fervilhava de rios caudalosos.

Cientistas do ano passado Analise novos dados Obtido pelo rover Relentless, concluiu que esses rios poderiam ter hospedado vida antiga. As formações de crateras chamadas “formas de relevo de assento e nariz” são provavelmente remanescentes de antigos leitos de rios, concluíram pesquisadores em um estudo recente. Estádio.

“Esta análise não é um instantâneo, mas um registro de mudança”, disse o coautor e professor assistente de geociências da Penn State, Benjamin Cardenas, em um comunicado na época. “O que vemos hoje em Marte são os restos de uma história geológica ativa, e não uma paisagem congelada no tempo.”

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A curiosidade está apenas arranhando a superfície. Os cientistas acreditam que outras partes da superfície de Marte também podem ter sido moldadas e formadas por sedimentos transportados pelos rios há milhares de milhões de anos, numa altura em que o planeta provavelmente parecia completamente desconhecido.

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Um vazamento contínuo de hélio está causando atrasos adicionais para a espaçonave Starliner da Boeing

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Um vazamento contínuo de hélio está causando atrasos adicionais para a espaçonave Starliner da Boeing

Lançamento do avião Boeing A espaçonave Starliner já foi adiada A cápsula será adiada por pelo menos mais quatro dias, da próxima terça-feira até 25 de maio, devido ao trabalho em andamento para resolver preocupações sobre um pequeno vazamento de hélio no sistema de propulsão da cápsula, disseram autoridades na sexta-feira.

O comandante da missão Barry “Butch” Wilmore e a co-piloto Sunita Williams agora pretendem lançar da plataforma 41 na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral, na Flórida, às 15h09 EDT semanalmente a partir de sábado, e estabelecer um cais na Estação Espacial Internacional no dia seguinte. . Hoje, 26 de maio às 16h12

Os astronautas esperavam decolar no primeiro vôo de teste do veículo Starliner em 6 de maio, mas a contagem regressiva já começou. foram cancelados Devido a um problema na válvula de alívio de pressão de oxigênio no estágio superior do foguete Atlas 5 Centaur.

Uma cápsula da tripulação Boeing Starliner no topo do segundo estágio de um foguete Atlas 5 da United Launch Alliance no Complexo de Lançamento 41 na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral no início deste mês.

Aliança de Lançamento Unida


O Atlas 5, construído pela United Launch Alliance, foi transferido da plataforma para o Centro de Integração Vertical próximo da empresa, onde a válvula suspeita foi substituída e liberada para lançamento.

Um vazamento de hélio não relacionado foi observado no sistema de pressão do propelente do Starliner durante a contagem regressiva de lançamento original, mas permaneceu dentro dos limites seguros para o voo. Depois que o Atlas 5 e o Starliner foram devolvidos ao VIF para substituição da válvula de oxigênio, os gerentes decidiram examinar mais de perto o problema do hélio.

O vazamento foi descoberto nos tubos que compõem o coletor de hélio nº 2 dentro de um dos quatro conjuntos de “casinha de cachorro” espalhados pela parte externa do módulo de serviço em forma de cilindro do Starliner. Cada canil possui quatro motores Orbital Maneuver and Attitude Control – OMAC – e quatro jatos Mini Reaction Control.

O gás hélio comprimido é usado para empurrar o propelente para os motores do foguete em cada casa, bem como quatro poderosos motores de aborto de lançamento que só dispararão no caso de um problema catastrófico com o Atlas 5 em seu caminho para a órbita.

Os engenheiros apertaram os parafusos no flange onde o vazamento foi descoberto, bateram nas linhas e realizaram testes para determinar se o vazamento ainda estava lá. Enquanto isso, o lançamento foi redirecionado para 21 de maio.

Mas acontece que os testes revelaram que o vazamento ainda estava lá. Os gestores da missão consideraram uma série de opções para resolver o problema, mas decidiram na sexta-feira avançar para uma oportunidade de lançamento em 25 de maio, enquanto se aguardam revisões e análises de dados adicionais para mostrar que o vazamento, que atualmente está estável e dentro de limites aceitáveis, não irá piorar. Na viagem.

“Os testes de pressão… mostraram que o vazamento no flange é estável e não representaria um risco neste nível durante o voo”, disse a NASA em um blog. “Os testes também indicaram que o resto do sistema de propulsão está efetivamente bloqueado em todo o módulo do servidor.

“As equipes da Boeing estão desenvolvendo procedimentos operacionais para garantir que o sistema mantenha capacidade de desempenho suficiente e redundância adequada durante o voo. À medida que este trabalho continua, (os gerentes de missão) levarão os próximos dias para revisar os dados e procedimentos para tomar uma decisão final.” Antes de embarcar na contagem regressiva para a jornada.”

As espaçonaves Atlas 5 e Starliner estão atualmente alojadas no Vertical Integration Facility da United Launch Alliance, o edifício visto aqui atrás do foguete quando o propulsor foi colocado na plataforma de lançamento para decolagem no início deste mês.

Aliança de Lançamento Unida


Wilmore e Williams, ambos pilotos de teste veteranos da Marinha e astronautas com quatro viagens à estação entre eles, retornaram ao Johnson Space Center em Houston após o voo de 6 de maio para participar de simulações de voo adicionais. A expectativa é que eles retornem à Flórida na próxima semana.

Starliner é um dos dois navios tripulados comercialmente encomendados pela NASA após a retirada do programa de ônibus espaciais em 2011. A SpaceX ganhou um contrato de US$ 2,6 bilhões para desenvolver A nave espacial Crew Dragon da empresa A Boeing recebeu US$ 4,2 bilhões para desenvolver o Starliner.

A NASA queria espaçonaves de diferentes fabricantes para garantir que a agência ainda tivesse uma maneira de transportar astronautas para a estação espacial, mesmo que ocorresse um problema que encalhasse a balsa de uma empresa.

A SpaceX lançou sua primeira tripulação de dois homens em 2020. Desde então, a empresa lançou oito voos de rotação de tripulação patrocinados pela NASA para a estação, três missões de pesquisa comercial para o laboratório e um voo com financiamento privado para dois homens e duas mulheres. Para a órbita baixa da Terra. Ao todo, 50 pessoas voaram ao espaço a bordo dos Crew Dragons.

Willmore e Williams serão os primeiros astronautas a voar no Starliner após uma série de falhas técnicas que incluíram grandes problemas de software durante um vôo de teste inicial desenroscado em dezembro de 2019 e válvulas corroídas do sistema de propulsão que atrasaram uma segunda missão de teste desenroscada em maio de 2022.

Os engenheiros enfrentaram dúvidas sobre os conectores do chicote do pára-quedas e a fita protetora enrolada nos fios, representando um risco de incêndio de curto-circuito. O trabalho para corrigir esses e outros problemas atrasou o lançamento do primeiro beta para este mês.

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Ataque de raposa em Effingham, New Hampshire: uma pessoa ferida e uma raposa morta

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Ataque de raposa em Effingham, New Hampshire: uma pessoa ferida e uma raposa morta

Dois ataques de raposas ocorreram a cerca de 160 quilômetros de distância em New Hampshire na terça-feira. Um dos ataques ocorreu em Hollis, onde uma raposa raivosa atacou uma menina de 4 anos, enquanto outra atacou um casal no condado de Carroll. Elliott Edwards e Irene François estavam trabalhando no pátio de sua loja na manhã de terça-feira, quando uma raposa atacou repentinamente, vinda do nada. “Não havia absolutamente nada que pudéssemos fazer para impedir isso. Já estava acontecendo”, disse François. Aplicativo para atualizações em qualquer lugar: Apple | Google Play <

Dois ataques de raposas ocorreram a cerca de 160 quilômetros de distância em New Hampshire na terça-feira.

Um dos ataques ocorreu em Hollis, onde uma raposa raivosa atacou uma menina de 4 anos, enquanto outra atacou um casal no condado de Carroll.

Elliot Edwards e Irene François estavam trabalhando no pátio de sua loja na manhã de terça-feira, quando de repente, do nada, uma raposa atacou.

“Não havia absolutamente nada que pudéssemos fazer para impedir isso. Já estava acontecendo”, disse François.

>> Baixe o aplicativo WMUR gratuito para obter atualizações em qualquer lugar: Maçã | aplicativos do Google <

François disse que tudo aconteceu em menos de um minuto.

Eles estavam atrelando um trailer ao caminhão no terreno aberto da loja e a próxima coisa que perceberam foi que uma raposa estava presa ao braço de Edwards. Eles conseguiram afastar a raposa, mas ela os atacou novamente.

“Temos cerca de 80 acres. Você sabe, temos veados. Há pegadas de ursos. E vemos, você sabe, muita vida selvagem. E certamente nada agressivo”, disse François.

Depois de matar a raposa, François, que era enfermeiro há 20 anos, limpou o ferimento de Edwards com água, sabão e álcool e imediatamente o levou ao hospital.

Lá, Edwards recebeu seis vacinas contra a raiva e também precisou de três doses de reforço de acompanhamento. Autoridades da Pesca e Caça de New Hampshire disseram que é exatamente isso que qualquer pessoa deve fazer se encontrar qualquer animal selvagem potencialmente infectado com raiva.

“Realmente, o tempo é essencial”, disse o capitão Michael Eastman, da New Hampshire Fish and Game.

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A raiva é geralmente fatal e não há cura quando os sintomas aparecem.

Os animais infectados com raiva nesta época do ano geralmente a contraem enquanto estão em suas tocas durante o inverno, e leva até agora para que os sintomas apareçam, disse Eastman.

Edwards ainda se sente mal, mas ficará bem. François não ficou fisicamente ferido.

François disse que um guarda florestal levou a raposa para teste em Concord, e ela disse que lhe disseram que o teste da raposa deu positivo para raiva.

François disse que avistou duas outras raposas em sua propriedade e que ela e Edwards estão de olho nelas.

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