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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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Procure a deslumbrante chuva de meteoros Eta Aquaridus no domingo e na segunda-feira

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Procure a deslumbrante chuva de meteoros Eta Aquaridus no domingo e na segunda-feira

Washington – Maio começa com a chuva de meteoros Eta Aquarid, e os especialistas esperam um espetáculo melhor do que nos últimos anos, de acordo com uma reportagem publicada pela Newsweek. Sociedade Americana de Meteoros.

Durante o período em que a chuva de meteoros deverá atingir seu pico – nas primeiras horas da manhã de domingo e segunda-feira, segundo o site Céu Terrestre – A lua na fase de lua nova estará apenas 6% iluminada. Os especialistas sugerem monitorar o céu entre 2h e 5h, horário local.

A chuva de meteoros Eta Aquarid é frequentemente considerada a melhor chuva de meteoros do ano no Hemisfério Sul, com observadores do céu capazes de ver de 20 a 40 meteoros a cada hora, ou talvez mais, de acordo com a EarthSky. No Hemisfério Norte, os observadores podem esperar ver entre 10 e 20 meteoros nas horas antes do amanhecer, de acordo com o site “espacial” americano. NASA.

A fonte da chuva de meteoros Eta Aquarius é o cometa Halley. A Terra cruza o caminho orbital do cometa a cada primavera, entre abril e maio, fazendo com que pequenos grãos de rocha e poeira chovidos pelo cometa atinjam a atmosfera do nosso planeta e criem uma exibição deslumbrante de meteoros. Isso acontece novamente em outubro, resultando em uma chuva de meteoros orionídeos.

O cometa Halley foi visto pela última vez no céu noturno da Terra em 1986 e passará novamente em 2061, enquanto percorre uma órbita de 76 anos ao redor do Sol.

Os meteoros parecem vir da parte nordeste da constelação de Aquário, o que contribui para o nome da chuva.

Espera-se que a taxa de meteoros visíveis por hora aumente este ano devido aos detritos movidos por Júpiter para mais perto da Terra, de acordo com a American Meteor Society. “Isto aconteceu pela última vez em 2013, quando as taxas de juro aumentaram significativamente.”

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Os astrônomos esperavam taxas mais altas de Eta Aquarius em 2023, mas a lua cheia ofusca os meteoros e os cientistas não conseguiram verificar se o aumento ocorreu. Mas sem nenhuma interferência lunar à vista, a taxa de meteoros visíveis poderá duplicar se ocorrer um aumento, de acordo com a American Meteor Society.

Se você mora em uma área urbana, talvez queira dirigir em algum lugar que não esteja cheio de luzes urbanas que possam obstruir sua visão.

Encontre uma área aberta com uma ampla visão do céu. Certifique-se de ter uma cadeira ou cobertor para poder olhar diretamente para cima. Dê aos seus olhos cerca de 20 a 30 minutos para se ajustarem à escuridão – sem olhar para o telefone – para que os meteoros sejam mais fáceis de detectar.

A American Meteor Society convida os espectadores a acompanhar Compartilhe suas observações sobre pombosIsto ajudará os astrônomos a determinar se há mais meteoritos do que o esperado.

“Eta Aquarius proporcionará uma boa oportunidade para ver a atividade mais forte desta fonte até a década de 2040”, de acordo com a American Meteor Society. “Encorajamos fortemente todos com céu limpo a observarem durante este período e compartilharem suas observações. Desejamos-lhe boa sorte e esperamos ver seus resultados!”

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Podemos estar errados sobre o T.Rex novamente, diz novo estudo: ScienceAlert

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Podemos estar errados sobre o T.Rex novamente, diz novo estudo: ScienceAlert

Droga fraca ou músculo inteligente? fim de discussão Tiranossauro Rex A inteligência continua, com novas pesquisas inclinando-se para a teoria original de que estes temíveis gigantes não eram tão inteligentes.

Em 2023, um polêmico estudo sugere a existência de um dos dinossauros mais famosos do mundo. tiranossauro Rexpoderiam ser tão inteligentes quanto os macacos modernos, o que levanta muitas dúvidas por parte de outros pesquisadores que agora colocaram suas receitas na mesa.

“A possibilidade disso Tiranossauro Rex “Talvez ele fosse tão inteligente quanto um babuíno, o que é ao mesmo tempo fascinante e assustador, e tivesse o poder de reinventar a nossa visão do passado.” Ele explica Paleontólogo da Universidade de Southampton, Darren Naish. “Mas o nosso estudo mostra como todos os dados que temos contradizem esta ideia.”

Liderado pelo zoólogo Kai Kaspar do Universidade Heinrich Heine na AlemanhaO novo estudo descobriu que as medições do tamanho do cérebro no estudo de 2023 eram imprecisas, inflacionando as estimativas de quantos neurônios um réptil pré-histórico poderia caber em sua cabeça, especialmente no cérebro. Cérebro anterior.

Esta superestimação deveu-se principalmente às suposições do artigo original Tiranossauro Rex O cérebro preenchia a maior parte do espaço dentro do crânio, o que não acontece na maioria dos dinossauros, Naish Ele explica em uma postagem no blog.

A relação entre o cérebro e a massa corporal em vertebrados terrestres. Dinossauros como Tiranossauro Rex Eles têm proporções de tamanho cérebro-corpo semelhantes às dos répteis vivos. (Gutiérrez Ibáñez)

Além disso, Caspar e os seus colegas argumentam que o número de neurónios não corresponde de forma fiável à inteligência. Tomemos como exemplo os pássaros – durante muito tempo assumiu-se que o tamanho pequeno da sua cabeça significava que tinham menos neurónios e, portanto, não eram muito inteligentes.

Mas desde então aprendemos que aves como os corvos podem superar os primatas em algumas tarefas cognitivas, apesar do pequeno tamanho das suas cabeças, levando à conclusão de que outros factores para além do tamanho do cérebro, como os padrões de conectividade, desempenham um papel maior na determinação da inteligência.

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“Argumentamos que não é uma boa prática prever a inteligência em espécies extintas quando o número de neurônios reconstruídos a partir de fungos endofíticos é tudo o que temos para prosseguir.” Ele diz Kasper.

Em vez disso, são necessárias múltiplas linhas de evidência, desde a anatomia até às evidências sobre o comportamento e mais comparações com animais modernos para fazer estimativas mais precisas sobre a inteligência pré-histórica.

“É necessária uma compreensão significativamente melhorada da relação entre o número de neurônios e outras variáveis ​​biológicas, especialmente o desempenho cognitivo, nos animais existentes”, antes que previsões mais precisas possam ser feitas, disse a equipe. argumentar em seu artigo.

Árvore das relações entre répteis, dinossauros e pássaros, bem como a complexidade de seus cérebros
As relações entre grupos de répteis, além de representarem a complexidade de seus cérebros, mostram que os cérebros dos tiranossauros não diferiam muito dos dos crocodilianos. (Caspar et al., Registro anatômico2024).

Então, onde isso deixa? Tiranossauro Rex?

Evidências comportamentais recentes sugerem que os notórios répteis pré-históricos podem ter sido surpreendentemente sociais, Caça em matilhasMas isso não é suficiente para indicar o nível de inteligência dos primatas.

“Eles pareciam crocodilos gigantes e inteligentes, o que é igualmente notável.” Ele termina Bom.

Esta pesquisa foi publicada em Registro anatômico.

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Seu corpo precisa de três formas de movimento todas as semanas

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Seu corpo precisa de três formas de movimento todas as semanas

Inscreva-se na série de boletins informativos Fitness, But Better da CNN. Nosso guia dividido em sete partes ajudará você a adotar uma rotina saudável, com apoio de especialistas.



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Caminhar ganhou a reputação de ser uma forma de exercício excelente e acessível, acessível a muitas pessoas, e dezenas de estudos mostram que essa atividade popular também traz inúmeros benefícios à saúde.

Dar pelo menos 2.300 passos por dia reduz o risco de morte por doenças cardiovasculares, segundo o jornal britânico “Daily Mail”. Um estudo É publicado na edição de 2023 do European Journal of Preventive Cardiology.

Além disso, exercícios com levantamento de peso, como caminhada, ajudam a prevenir a osteoporose, segundo noticiou o site “healthline”. Outro estudo Publicado na revista Nature Scientific Reports.

No entanto, alguns especialistas nas áreas de saúde e preparo físico enfatizam que, embora caminhar seja certamente bom para a saúde e o preparo físico, não é um exercício de alta qualidade. Uma dessas especialistas é Melissa Boyd, personal trainer certificada e treinadora da Tempo, plataforma online de treinamento pessoal. Boyd mora em São Francisco.

“Nossas vidas se tornaram tão ocupadas – nos movimentamos, ficamos sentados o dia todo e ficamos exaustos à noite – que mesmo uma curta caminhada faz você se sentir como se tivesse feito algo grande e apressado”, disse Boyd. “Mas caminhar é, na verdade, um movimento essencial que seu corpo precisa para funcionar bem e para ajudar em coisas como circulação e digestão, além de aliviar o estresse.”

Para ajudar seus clientes a entender melhor por que caminhar diariamente não lhe dará um corpo de praia – no qual muitos deles acreditam, graças a muitos influenciadores das redes sociais – e discute os três tipos de movimento que são benéficos para a saúde e a boa forma em geral.

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O primeiro é o movimento que seu corpo necessita ou necessita todos os dias, como caminhar, alongar-se e curvar-se. Em segundo lugar, o movimento desportivo, que pode praticar várias vezes por semana para melhorar a sua condição física ou treinar para praticar algum desporto. Terceiro, um movimento social que você faz para se divertir ou para se conectar com outras pessoas, como dançar ou jogar vôlei.

“É importante pensar no movimento nessas diferentes categorias porque não se movimentar o dia todo se tornou normal”, disse Boyd. “Nossas vidas são muito sedentárias e muitos de nós tentamos sair dos déficits de movimento. Mas o exercício é diferente do movimento físico.

Caminhar é ótimo, mas é apenas uma forma de movimento unidirecional, e nossos corpos precisam de mais para estar funcionalmente aptos, disse o Dr. Carl Serino, cirurgião de medicina esportiva do HSS Orthopedics da Stamford Health em Connecticut.

As pessoas usam os músculos e tendões do corpo para ajudar em todas as flexões, torções e giros que fazem no dia a dia, por isso precisam ser trabalhados e alongados em muitas direções diferentes, disse Serino. Ele disse que ioga e Pilates são atividades muito eficazes e saudáveis ​​nesse sentido.

“O alongamento também é muito fácil e é algo que você pode fazer ao acordar e antes de dormir”, disse Serino.

Ter músculos soltos e flexíveis também significa que você terá mais equilíbrio e estabilidade, o que ajuda a prevenir quedas e lesões em todas as atividades físicas, disse ele. Também é uma boa ideia aumentar a frequência cardíaca algumas vezes por semana para a saúde cardiovascular.

O ideal é criar um plano que inclua movimentos diários de “valor”, como caminhada e alongamento, com algum trabalho cardiovascular, treinamento de força e atividade social ao longo da semana, disseram os dois. No entanto, isso pode parecer opressor para muitos.

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Dividir todos esses movimentos diferentes em lanches de treino é uma maneira de inserir os movimentos que seu corpo precisa, disse Boyd.

“Talvez consiga uma plataforma para caminhar e faça algumas de suas reuniões enquanto caminha lentamente na plataforma”, disse ela. “Talvez toda vez que você for ao banheiro faça 20 agachamentos, ou toda vez que pegar água, faça 10 flexões de parede. Se você conectar esses lanches de exercícios a outra coisa que já faz, poderá criar um hábito. ” “Tive grande sucesso com isso.”

Boyd também incentiva seus clientes a encontrar uma forma de movimento que gostem e que não pareça exercício, como jogar kickball ou pickleball. Dessa forma, você se divertirá e será sociável enquanto fica em forma.

Sereno concorda. “Vemos crianças aqui na medicina esportiva cujos pais querem que joguem beisebol, mas eles não querem”, disse ele. “É a mesma coisa com os exercícios. Você precisa encontrar algo interessante e fácil – talvez uma atividade que seus amigos estejam fazendo – e usar isso como base para construir bons hábitos.

Comece devagar e construa a partir daí

Boyd disse que repensar os exercícios como os movimentos regulares que seu corpo precisa para funcionar, se exercitar e socializar também pode ser uma forma de se dar permissão para reservar tempo para se exercitar.

Também é útil ter em mente que a criação de um plano de exercícios não requer uma grande mudança imediata em seu estilo de vida. Na verdade, é melhor começar lentamente com pequenos e novos segmentos de movimento.

“O que geralmente vejo é que as pessoas gostam da maneira como isso as faz sentir”, disse Boyd. “Então, quanto mais fortes ficam, mais querem se mover. Movimento inspira movimento.”

Melanie Radziecki McManus Escritor freelance especializado em caminhadas, viagens e fitness.

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