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Oxigênio em Júpiter e Europa poderia sustentar 1 milhão de pessoas na Terra: NASA

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Oxigênio em Júpiter e Europa poderia sustentar 1 milhão de pessoas na Terra: NASA

Esta ilustração de Europa mostra como a sua superfície gelada pode brilhar mesmo no lado noturno, porque Júpiter a bombardeia constantemente com radiação.
NASA/JPL-Caltech

  • A missão Juno da NASA descobriu que a lua gelada de Júpiter, Europa, produz 1.000 toneladas de oxigênio a cada 24 horas.
  • É o suficiente para manter um milhão de pessoas respirando por um dia, mas é muito menor do que se pensava anteriormente.
  • Estes novos dados podem reduzir as probabilidades de Europa sustentar vida no seu vasto oceano subterrâneo.

A cerca de 640 milhões de quilómetros de distância, flutuando no espaço profundo, existe um mundo aquático chamado Europa, que produz 1.000 toneladas de oxigénio a cada 24 horas. Isso é oxigênio suficiente para manter um milhão de pessoas vivas por um dia. NASA relatou essa semana.

No entanto, essas novas estimativas foram publicadas na revista revisada por pares Astronomia da naturezaNão se pretende limitar o número de pessoas que poderiam habitar esta lua de Júpiter. Eles ajudam os cientistas a descobrir se Europa tem vida própria.

“Achamos que Europa é o local mais provável para procurar vida além da Terra hoje”, disse Kurt Niebuhr, principal cientista da NASA para a exploração de exoplanetas que não esteve envolvido no estudo.

A JunoCam capturou esta imagem de Europa durante um sobrevôo próximo no início deste ano.
NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill CC POR 3.0

Se existirem formas de vida em Europa, poderão parecer micróbios, ou talvez algo mais complexo. De acordo com a NASA. Mas não será visível da superfície, pois é um deserto congelado.

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É provável que seja encontrado no vasto oceano subterrâneo da Lua, que pode conter o dobro da quantidade de água encontrada na Terra.

Embora a água seja um dos elementos essenciais da vida, tal como a conhecemos, não é o único elemento. Há uma longa lista de outros produtos químicos que os cientistas procuram, e o oxigênio é um deles.

Este gráfico mostra o oceano subterrâneo escondido sob a crosta congelada da Europa.
NASA/JPL-Caltech/Michael Carroll

Agora, a sonda Juno da NASA, actualmente a voar em torno de Júpiter e das suas luas, obteve a estimativa mais precisa da produção de oxigénio de Europa até à data. Acontece que é muito menor do que pensávamos.

A estimativa mais recente é de 1.000 toneladas de oxigênio a cada 24 horas, o que é mais de 86 vezes menos do que algumas estimativas anteriores. Estes novos dados podem pôr em causa a habitabilidade da Europa.

Como a Europa produz oxigênio?

A produção de oxigênio parece muito diferente na Europa e na Terra. Enquanto a Terra obtém oxigénio da fotossíntese, Europa é o resultado do seu planeta-mãe, Júpiter.

Júpiter emite radiação poderosa que banha a Europa com partículas de alta energia. Essas partículas então interagem com água congelada (H2O) na superfície da lua.

YouTube/NASA

A reação divide as moléculas de H2O em gás hidrogênio e oxigênio. Mas para onde vai esse oxigênio é a grande questão. Alguns podem ficar presos no gelo, alguns podem escapar para o espaço e alguns podem até viajar para o oceano abaixo da superfície de Europa.

Se oxigénio suficiente chegar ao subsolo, isso significaria que o oceano de Europa contém um dos ingredientes vitais para a vida tal como a conhecemos. “Mas este é um grande ponto de interrogação para nós”, disse Niebuhr, porque o oxigénio pode acabar em muitos lugares diferentes.

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Ilustração de um instrumento explorando o oceano subterrâneo na Europa.
NASA

O que a missão Juno da NASA fez foi lançar mais luz sobre a quantidade total de oxigénio gerado pela superfície de Europa. No entanto, ainda não está claro quanto, se houver, está vazando para o oceano subterrâneo.

Medição de oxigênio na Europa

Para medir a quantidade de oxigênio gerado pela superfície de Europa, os cientistas usaram o instrumento Jovian Aurora Distributions Experiment (JADE) a bordo do Juno.

O JADE foi projetado para medir partículas carregadas nas regiões aurorais de Júpiter. Mas quando Juno passou por Europa em setembro de 2022, o JADE mediu com sucesso partículas carregadas emitidas pela atmosfera lunar pela primeira vez.

Utilizando dados JADE, os cientistas estimaram a quantidade total de gás hidrogénio (mas não oxigénio) na fina atmosfera da Europa. Como existe um átomo de oxigênio para cada dois átomos de hidrogênio em uma molécula de água, os cientistas podem usar dados do gás hidrogênio para calcular a quantidade de oxigênio gerada na superfície.

Esta ilustração mostra partículas carregadas de Júpiter colidindo com a superfície de Europa, dividindo moléculas de água congelada em oxigênio e hidrogênio gasoso.
NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU

“Isto melhorou e estreitou a nossa compreensão da quantidade de oxigénio sintetizado na superfície”, disse o principal autor do estudo, Jami Salai, físico espacial da Universidade de Princeton.

“Mas não sabemos quanto sai da superfície e quanto chega ao oceano”, acrescentou Salai. A próxima missão Clipper da NASA à Europa pode aproximar-nos da resposta a esta questão.

Uma busca constante pela possibilidade de vida

A missão Europa Clipper da NASA está programada para ser lançada em outubro de 2024. Seu objetivo principal é determinar se Europa é habitável ou não.

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Ilustração artística da espaçonave Clipper orbitando Europa.
NASA/JPL-Caltech

O Clipper será equipado com instrumentos que ajudarão a revelar a estrutura interna de Europa, como o radar subterrâneo. Usando esta ferramenta, os cientistas da NASA irão perfurar dezenas de quilómetros abaixo da crosta para identificar características que possam ajudar a determinar se o oxigénio está a chegar ao subsolo do oceano, disse Niebuhr ao BI.

“Clipper é uma missão incrivelmente emocionante, com objetivos científicos importantes que provavelmente revolucionarão a nossa compreensão da crosta de gelo, do oceano subterrâneo e de como eles interagem entre si”, disse Szalay.

Europa Clipper com todos os seus instrumentos de bordo.
NASA/JPL-Caltech

Embora saber se o oceano subterrâneo de Europa contém ou não oxigénio melhoraria a nossa compreensão da habitabilidade da Lua, não confirmaria automaticamente se existe, ou pode existir, vida em Europa.

“A quantidade de oxigénio disponível em Europa não é um interruptor binário que se possa acionar para decidir se a vida é possível ou não”, explicou Niebuhr.

Ele ressaltou que a vida existe na Terra há cerca de 1,5 bilhão de anos sem oxigênio. Se isso pudesse acontecer aqui, também poderia acontecer nesta lua distante.

Quanto à missão Juno, Szalay continuará a trabalhar a partir dos dados que recuperou durante este sobrevoo pela Europa.

“Nos próximos anos, estaremos pesquisando isso e aprendendo tudo o que pudermos”, disse ele.

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A primeira radiografia de um único átomo do mundo

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A primeira radiografia de um único átomo do mundo

Pensar em radiografias pode desencadear lembranças de ossos quebrados ou exames dentários. Mas esta luz altamente activa pode mostrar-nos mais do que apenas os nossos ossos: também é usada para estudar o mundo molecular e até reacções bioquímicas em tempo real. Mas um problema é que os investigadores nunca foram capazes de estudar um único átomo utilizando raios X. Até aqui.

Os cientistas conseguiram caracterizar um único átomo usando raios X. Eles não apenas conseguiram distinguir o tipo de átomos que estavam vendo (havia dois átomos diferentes), mas também estudaram o comportamento químico que esses átomos exibiam.

“Os átomos podem ser fotografados rotineiramente usando microscópios de varredura, mas sem um de cada vez, e podemos medir seu estado químico ao mesmo tempo.” declaração.

“Assim que conseguirmos fazer isto, poderemos rastrear os materiais até ao limite final de apenas um átomo. Isto terá um enorme impacto na ciência ambiental e médica e talvez seja encontrada uma cura que poderá ter um enorme impacto na humanidade. Esta descoberta mudará o mundo.”

Microscopia de varredura por tunelamento de montagens supramoleculares de moléculas de térbio, com o átomo de térbio no centro de cada estrutura.

Crédito da imagem: Ajayi et al., Nature, 2023

O trabalho conseguiu rastrear um átomo de ferro e um átomo de térbio, elemento que faz parte dos chamados metais de terras raras. Ambos são inseridos em seus hospedeiros moleculares. O detector de raios X convencional é complementado com um detector especial adicional. Este último tinha uma ponta de metal afiada especializada que precisava ser colocada perto da amostra para coletar os elétrons excitados por raios X. Através das medidas coletadas pelo partido, a equipe conseguiu determinar se era ferro ou térbio, e não é tudo.

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“Também descobrimos os estados químicos de átomos individuais”, explicou Hala. “Ao comparar os estados químicos do átomo de ferro e do átomo de térbio dentro de seus hospedeiros moleculares, descobrimos que o átomo de térbio, um metal de terras raras, é bastante isolado e não muda seu estado químico enquanto o átomo de ferro interage fortemente com seus átomos. . O oceano.”

Átomos de rubídio

Imagens de conjuntos supramoleculares contendo seis átomos de rubídio e um átomo de ferro.

Crédito da imagem: Ajayi et al., Nature, 2023

O sinal visto pelo detector foi comparado a uma impressão digital. Permite aos pesquisadores compreender a composição da amostra, bem como estudar suas propriedades físicas e químicas. Isto pode ser crítico para melhorar o desempenho e a aplicação de uma variedade de materiais comuns e incomuns.

“A técnica utilizada e o conceito demonstrado neste estudo abriram novos horizontes na ciência dos raios X e nos estudos em nanoescala”, disse Tolulope Michael Ajayi, primeiro autor do artigo e que está realizando este trabalho como parte de sua tese de doutorado. “Além disso, o uso de raios X para detectar e caracterizar átomos individuais poderia revolucionar a pesquisa e gerar novas tecnologias em áreas como informação quântica e detecção de oligoelementos em pesquisas ambientais e médicas, para citar algumas. ferramentas científicas.” Materiais avançados.

O estudo está publicado na revista natureza.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em Maio de 2023.

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Cientistas descobriram padrões solares que podem ajudar a entender o clima espacial

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O sol é mais do que apenas uma lâmpada de calor para a Terra. Eles estão constantemente expelindo fluxos de partículas solares em nossa direção e, ocasionalmente, poderosos bolsões de material solar que podem abalar nosso planeta. Agora, os cientistas estão a resolver outro mistério sobre o que poderá levar à intensa atividade solar, que poderá bombardear a Terra e perturbar a nossa tecnologia.

A peça que falta pode estar ligada a padrões incomuns de explosões de alta energia da superfície do Sol, de acordo com o Science Alert Pesquisa recente.

Estamos acostumados a ouvir falar dos raios ultravioleta do sol, dos quais nos protegemos com protetor solar. O Sol também emite raios gama muito mais fortes, que são as ondas mais energéticas da Terra. Campo eletromagnetico. Cada fóton de raio gama carrega um bilhão de vezes mais energia que um fóton ultravioleta.

Os raios gama não afetam diretamente as pessoas na superfície da Terra porque os fótons são absorvidos pela atmosfera. Mas os cientistas estão a investigar se alguns destes raios altamente energéticos podem rastrear a atividade solar, tais como as poderosas explosões do Sol, como erupções solares ou explosões na sua superfície. Eventos tão poderosos podem criar “clima espacial”, que pode atingir a Terra, afectar as operações dos satélites e destruir sistemas ferroviários ou eléctricos.

Prever eventos solares extremos seria uma enorme melhoria na nossa compreensão do Sol, como prever um terremoto antes que ele aconteça.

Num estudo recente, os cientistas descobriram que algumas partes do Sol emitem raios gama mais intensos do que outras, uma descoberta surpreendente porque os modelos anteriormente indicavam que os raios gama deveriam ser uniformes em todo o Sol. A pesquisa mais recente descobriu que os pólos do Sol emitem a maior radiação durante os momentos em que os campos magnéticos norte e sul do Sol se invertem.

“Trata-se de ter melhores ferramentas para prever a atividade solar”, disse Bruno Arseoli, coautor e investigador da Universidade de Lisboa e da Universidade de Trieste. “Talvez possamos usar esta nova informação de energias muito altas para ajudar os nossos modelos a prever o comportamento do Sol.”

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A justificativa científica para esta estranha tendência permanece um mistério, dizem os autores. Mas o campo magnético do Sol provavelmente irá mudar nos próximos um ou dois anos, permitindo aos cientistas observar este estranho fenómeno em tempo real e recolher mais dados para explicar este fenómeno.

Simetria sob a superfície do sol

Os raios gama são os reis de toda a energia. Eles são gerados pelos objetos mais energéticos do nosso universo, como explosões de supernovas ou estrelas de nêutrons. Explosões nucleares e relâmpagos na Terra também podem produzir raios gama.

O Sol também pode emitir raios gama de diversas maneiras. Quando a erupção do Sol liberta gás e plasma da sua superfície, os raios gama também podem ser emitidos, mas em níveis de energia relativamente pequenos.

A maior fonte de radiação gama solar ocorre quando o Sol é bombardeado por partículas altamente energéticas emitidas por supernovas e estrelas de nêutrons em todo o universo, chamadas raios cósmicos. Quando uma partícula cósmica carregada atinge o Sol, ela é orbitada pelo campo magnético do Sol e volta para fora. Ao sair, ele colide com o gás na superfície do Sol e excita as partículas solares em fótons de raios gama.

O astrofísico Tim Linden disse que esta conversão dos raios gama pode ocorrer a uma profundidade de 100 a 1.000 quilômetros abaixo da superfície do Sol, onde o campo magnético é forte o suficiente para desviar os raios cósmicos.

“Com os raios gama no Sol, podemos ver alguns milhares de quilómetros abaixo”, disse Linden, astrofísico da Universidade de Estocolmo que não esteve envolvido no novo estudo. “Qual Poderia fornecer uma sonda sobre o que está acontecendo nas profundezas da superfície do Sol.

A atividade do sol não é constante. A cada 11 anos, a nossa estrela hospedeira sofre uma mudança de traje à medida que os seus pólos magnéticos norte e sul mudam de posição, conhecido como ciclo solar. À medida que os pólos mudam, o nível de atividade na superfície do Sol muda. O Sol é menos ativo no início, conhecido como mínimo solar, e mais ativo no meio, quando os pólos magnéticos invertem oficialmente, conhecido como máximo solar. Espera-se que o Sol atinja o máximo solar no próximo ano ou depois.

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No novo estudo, os pesquisadores estudaram como a radiação gama solar muda ao longo de todo um ciclo solar, usando dados coletados pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA. Eles descobriram que a radiação gama era mais intensa nos pólos do Sol, onde a atividade solar atingiu o pico durante o ciclo, coincidindo com a inversão formal dos campos magnéticos.

“Isso foi inesperado”, disse Arceoli. “É apenas algo novo que estamos descobrindo sobre o sol.”

Linden acrescentou que esta descoberta foi surpreendente porque a força real do campo magnético do Sol não muda muito durante um período de 11 anos. Durante o pico de atividade, o campo magnético do Sol torna-se mais emaranhado, levando a mais atividade, como erupções e explosões na superfície, mas a força geral não muda necessariamente.

“Ninguém tinha nenhum modelo que afirmasse que certas partes do Sol seriam mais brilhantes do que outras em função do ciclo solar”, disse Linden, mas estudos anteriores sugeriram um padrão incomum. Ele mostrou que certas áreas do Sol são mais brilhantes que outras em A Estudo prévioMas este novo estudo analisa as tendências com mais detalhes.

Agora, os modelos e a compreensão das energias gama do nosso Sol devem ser revistos. Como esta estrutura desequilibrada aparece no momento em que o Sol passa pelo seu núcleo magnético, é possível que os raios gama estejam relacionados com a formação magnética e a atividade solar, disse Arcioli.

Elena Orlando, autora do estudo e pesquisadora da Universidade de Trieste e da Universidade de Stanford, disse que a explicação exata permanece um mistério. Uma ideia pode ser que os raios cósmicos atinjam diferentes regiões durante o máximo solar. Ou talvez haja algo especial nos pólos durante o máximo solar, que atrai mais raios cósmicos para alcançá-los. Também poderia haver uma interpretação completamente diferente.

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“Isso sugere que os raios gama transportam informações sobre a atividade solar”, disse Arseoli. “Isso meio que abre uma nova área de estudo para esta associação.”

Uma ferramenta potencial para prever a atividade solar

Prever um evento solar extremo é como prever um terremoto. Os processos subterrâneos começam a mudar e podem levar à atividade na superfície, mas é difícil prever exatamente quando e onde.

“Este estudo ajuda a expandir o nosso conhecimento sobre a origem exata dos raios gama na superfície do Sol”, disse o físico de partículas Mihr On Nisa, que não esteve envolvido no estudo.

Estudos anteriores também indicaram que os raios gama não brilham uniformemente no Sol, mas este é o primeiro estudo a mostrar uma mudança durante o pico da atividade solar.

Orlando disse que os raios gama podem ajudar a observar antecipadamente os processos na superfície e dar pistas sobre o estado geral do Sol. Por exemplo, um aumento na radiação gama nos pólos poderia indicar que o campo magnético do Sol está em processo de inversão e que a actividade do Sol está a aumentar – levando a mais erupções solares que poderão atingir a Terra.

Estudos futuros também poderiam analisar como a radiação gama muda antes que ocorra uma grande explosão solar, disse Linden, potencialmente usando as observações como uma ferramenta de previsão – muito parecido com determinar se choverá na Terra devido às condições climáticas.

“Os mesmos campos magnéticos responsáveis ​​pela modulação das partículas de alta energia que produzem esses raios gama também são responsáveis ​​pelos altos e baixos do clima espacial”, disse Nyssa. “Independentemente de a vida ser perturbada pelo clima espacial, compreender adequadamente a física da nossa estrela mais próxima apenas aumentará o nosso conhecimento do nosso lugar no universo.”

Este artigo faz parte Planeta escondidouma coluna que explora a ciência maravilhosa, inesperada e bizarra do nosso planeta e além.

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Os cientistas descobriram o que funciona melhor

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Os cientistas descobriram o que funciona melhor

Um estudo recente examinou a eficácia de três tratamentos diferentes para a SII, revelando que as modificações dietéticas, especialmente aquelas com baixo teor de FODMAPs e carboidratos, são mais eficazes na redução dos sintomas do que os medicamentos.

A dietoterapia é mais eficaz do que medicamentos no tratamento da síndrome do intestino irritável (SII). Estes são os resultados de um estudo realizado na Universidade de Gotemburgo. Com modificações na dieta, os sintomas diminuíram significativamente em mais de sete em cada dez pacientes.

A síndrome do intestino irritável (SII) é um diagnóstico comum que causa dor abdominal, flatulência gasosa, diarréia e constipação, em diferentes combinações e com vários graus de gravidade.

O tratamento geralmente consiste em aconselhamento nutricional, como fazer refeições pequenas e frequentes e evitar a ingestão excessiva de alimentos desencadeantes, como café, álcool e refrigerantes. Os pacientes também podem receber medicamentos para melhorar certos sintomas, como gases, constipação, diarréia, distensão abdominal ou dor abdominal. Às vezes, os antidepressivos são usados ​​para melhorar os sintomas da síndrome do intestino irritável.

O estudo atual, publicado em O bisturi Doenças gastrointestinais e hepáticas, comparação de três tratamentos: dois tratamentos dietéticos e um baseado no uso de medicamentos. Os participantes eram pacientes adultos com sintomas graves ou moderados de SII no Hospital Universitário Sahlgrenska, em Gotemburgo.

Alívio adicional dos sintomas após modificação da dieta

O primeiro grupo recebeu aconselhamento dietético tradicional para SII, com foco no comportamento alimentar com baixa ingestão de carboidratos fermentáveis, conhecidos como FODMAPs. Esses produtos incluem, por exemplo, produtos que contenham lactose, legumes, cebola e grãos, que fermentam no cólon e podem causar dor na síndrome do intestino irritável.

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O segundo grupo recebeu uma dieta relativamente pobre em carboidratos, rica em proteínas e rica em gordura. No terceiro grupo, a melhor medicação possível foi administrada com base nos sintomas mais incômodos da SII do paciente.

Cada grupo incluiu cerca de 100 participantes e os períodos de tratamento duraram quatro semanas. Quando os pesquisadores examinaram quão bem os participantes responderam aos tratamentos, usando uma escala de pontuação de sintomas de SII, os resultados foram claros.

Sanna Nibacka, Stine Storsrud e Magnus Semren

Sanna Nibacka, Stine Storsrud e Magnus Semren, Academia Sahlgrenska da Universidade de Gotemburgo. Fonte da imagem: Margarita J. Kubista), Malin Arnesson e Johan Wengborg

Entre aqueles que receberam aconselhamento dietético tradicional para SII e baixos FODMAPs, 76% tiveram alívio significativo dos sintomas. No grupo que recebeu baixo percentual de carboidratos e alto percentual de proteínas e gorduras, o percentual foi de 71%, e no grupo medicamentoso foi de 58%.

Todos os grupos relataram melhorias significativas na qualidade de vida, menos sintomas físicos e menos sintomas de ansiedade e depressão.

A importância da personalização

No acompanhamento de seis meses, quando os participantes dos grupos dietéticos haviam retornado parcialmente aos seus hábitos alimentares anteriores, uma proporção significativa deles ainda apresentava melhora clinicamente significativa em seus sintomas; 68% no grupo de aconselhamento dietético convencional e baixo FODMAP, e 60% no grupo de dieta pobre em carboidratos.

O estudo foi liderado por Sanna Nibacka, pesquisadora e nutricionista, Stine Storsrud, professor associado, e Magnus Simrin, professor e conselheiro sênior, todos da Academia Sahlgrenska da Universidade de Gotemburgo.

“Com este estudo, podemos mostrar que a dieta desempenha um papel central no tratamento da SII, mas existem muitos tratamentos alternativos eficazes”, diz Sana Nibaka.

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“Precisamos de mais conhecimento sobre a melhor forma de adaptar o tratamento para a SII no futuro e continuaremos a investigar se existem certos fatores que podem prever se os indivíduos responderão melhor às diferentes opções de tratamento”, conclui ela.

Referência: “Dieta com baixo teor de FODMAP mais aconselhamento dietético convencional versus dieta pobre em carboidratos versus terapia medicamentosa na síndrome do intestino irritável (CARBIS): um ensaio clínico randomizado, unicêntrico, cego e controlado” por Sanna Nibacka, Hans Tornblom, Axel Josefsson, Johan P. Hrensson, Lena Boone, Asa Frandemark, Cecilia Wiesnaver, Stine Storsrud e Magnus Semren, 18 de abril de 2024, Lancet Gastroenterologia e Hepatologia.
doi: 10.1016/S2468-1253(24)00045-1

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