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Vulcões ou asteróides? Inteligência artificial encerra polêmica sobre evento de extinção de dinossauros

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Vulcões ou asteróides?  Inteligência artificial encerra polêmica sobre evento de extinção de dinossauros

Os cientistas de Dartmouth usaram um modelo computacional inovador para sugerir que a atividade vulcânica, e não o impacto de um asteróide, foi a principal causa da extinção em massa que encerrou a era dos dinossauros. Esta abordagem pioneira abre novos horizontes para a investigação de outros eventos geológicos.

Computadores de pensamento livre fizeram engenharia reversa do registro fóssil para determinar as causas do desastre.

Para abordar o debate de longa data sobre se um enorme impacto de asteróide ou atividade vulcânica causou a extinção de dinossauros e muitas outras criaturas. Classificar Há 66 milhões de anos, uma equipa do Dartmouth College adoptou uma abordagem inovadora, mantendo os cientistas fora do debate e deixando os computadores decidirem.

Pesquisadores relatam na revista Ciências Um novo método de modelagem alimentado por processadores interconectados que podem trabalhar através de conjuntos de dados geológicos e climáticos sem intervenção humana. Eles contrataram aproximadamente 130 processadores para analisar o registro fóssil de trás para frente para determinar os eventos e condições que levaram a isso. período Cretáceo– O evento de extinção do Paleógeno (K – Pg) abriu caminho para o surgimento de mamíferos, incluindo primatas que deram origem aos primeiros humanos.

Uma nova perspectiva sobre eventos históricos

“Parte da nossa motivação foi avaliar esta questão sem uma hipótese ou preconceito pré-especificado”, disse Alex Cox, primeiro autor do estudo e estudante de pós-graduação no Departamento de Geociências de Dartmouth. “A maioria dos modelos avança numa direção progressiva. Adaptámos o modelo do ciclo do carbono para funcionar na outra direção, usando forçar para encontrar a causa através de estatísticas e fornecendo-lhe apenas informações prévias mínimas à medida que trabalha para um resultado específico.”

“No final, não importa o que pensamos ou o que pensávamos anteriormente – o modelo mostra-nos como chegámos ao que vemos no registo geológico”, disse ele.

O modelo analisou mais de 300.000 cenários possíveis para emissões de dióxido de carbono, produção de dióxido de enxofre e produtividade biológica nos milhões de anos antes e depois da extinção K-Pg. Através de uma espécie de Aprendizado de máquina Conhecida como cadeia de Markov Monte Carlo – não muito diferente da forma como um smartphone prevê o que você digitará em seguida – os processadores trabalharam juntos de forma independente para comparar, revisar e recalcular suas conclusões até chegarem a um cenário que correspondesse ao resultado preservado no registro fóssil.

Descobrindo as causas da extinção

Restos geoquímicos e orgânicos no registo fóssil mostram claramente as condições catastróficas que ocorreram durante a extinção K-Pg, nomeada em homenagem aos períodos geológicos de ambos os lados da catástrofe que durou milhares de anos. Animais e plantas em todo o mundo têm sofrido mortes massivas à medida que as cadeias alimentares entram em colapso, à medida que uma atmosfera instável – carregada de enxofre que polui o sol, metais transportados pelo ar e dióxido de carbono que retém o calor – oscila descontroladamente entre condições congelantes e escaldantes.

Embora o efeito seja claro, a causa da extinção não foi resolvida. As primeiras teorias que atribuíam o evento a erupções vulcânicas foram ofuscadas pela descoberta de uma cratera de impacto no México conhecida como Chicxulub, criada por um asteroide com quilômetros de largura que agora se acredita ser o principal responsável pelo evento de extinção. No entanto, as teorias estão a começar a convergir, à medida que as evidências fósseis sugerem um golpe duplo diferente de tudo na história da Terra: o asteróide pode ter colidido com um planeta que já sofria de erupções vulcânicas massivas e extremamente violentas nas armadilhas de Deccan, no oeste da Índia.

Mas os cientistas ainda não sabem — e não concordam — quanto cada evento contribuiu para a extinção em massa. Assim, Cox e seu orientador Brenhen Keller, professor assistente de geociências em Dartmouth e coautor do estudo, decidiram “ver o que você ganha se deixar o código decidir”.

Resultados de modelagem e impacto vulcânico

O seu modelo sugere que o influxo de gases que alteram o clima provenientes das Armadilhas de Deccan, por si só, poderia ser suficiente para desencadear a extinção global. As armadilhas explodiram aproximadamente 300 mil anos antes do asteróide Chicxulub. Durante os cerca de 1 milhão de anos de erupções, estima-se que as Armadilhas de Deccan tenham bombeado até 10,4 biliões de toneladas de dióxido de carbono e 9,3 biliões de toneladas de enxofre para a atmosfera.

“Sabemos historicamente que os vulcões podem causar extinções em massa, mas esta é a primeira estimativa independente de emissões voláteis extraída de evidências dos seus impactos ambientais”, disse Keller, que publicou uma investigação no ano passado que liga quatro em cada cinco extinções em massa na Terra. Vulcões.

“Nosso modelo trabalhou com os dados de forma independente e sem preconceito humano para determinar quanto dióxido de carbono e dióxido de enxofre seriam necessários para produzir as perturbações climáticas e do ciclo do carbono que vemos no registro geológico. “Estamos vendo muitos dados, “, disse Keller, que trabalhou extensivamente para estudar a relação entre o vulcanismo do Deccan e a extinção K-Pg. “Essas quantidades revelaram-se consistentes com o que esperaríamos ver nas emissões das armadilhas do Deccan.”

Impacto de asteróide e contexto moderno

O modelo revelou um declínio acentuado na acumulação de carbono orgânico nas profundezas do oceano por volta da época do impacto de Chicxulub, que foi provavelmente o resultado do asteróide ter causado o desaparecimento de muitas espécies animais e vegetais. O registro contém vestígios de uma queda na temperatura na mesma época que poderia ter sido causada por uma grande quantidade de enxofre – um agente de resfriamento de curta duração – que o enorme meteorito teria lançado no ar quando atingiu a superfície rica em enxofre. naquela região do planeta.

O impacto do asteróide provavelmente também libertaria dióxido de carbono e enxofre. No entanto, o modelo descobriu que não houve aumento nas emissões de nenhum dos gases naquela altura, sugerindo que a contribuição do asteróide para a extinção não dependia das emissões de gases.

Conclusão: Inovação metodológica e aplicações futuras

No contexto moderno, disse Cox, a queima de combustíveis fósseis entre 2000 e 2023 resultou no lançamento anual de cerca de 16 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono na atmosfera. Isto é 100 vezes maior do que a taxa de emissão anual mais elevada que os cientistas esperam das armadilhas do Deccan. Embora seja alarmante por si só, serão necessários alguns milhares de anos para que as atuais emissões de dióxido de carbono correspondam à quantidade total emitida por vulcões antigos, disse Cox.

“O que é ainda mais encorajador é que os nossos resultados são fisicamente plausíveis em escala, o que é impressionante, dado que o modelo poderia ter sido tecnicamente descontrolado sem restrições anteriores mais fortes”, disse ele.

A conexão dos processadores reduziu o tempo que o modelo leva para analisar um conjunto de dados tão grande, de meses ou anos para horas, disse Cox. O seu método e o seu método de inverter modelos de outros sistemas terrestres – como os do clima ou do ciclo do carbono – podem ser usados ​​para avaliar eventos geológicos cujos resultados são bem conhecidos, mas não os factores que levaram a esses eventos.

“Este tipo de inversão paralela nunca foi feito em modelos de ciências da Terra antes. Nosso método pode ser dimensionado para milhares de processadores, dando-nos um espaço de solução muito mais amplo para explorar, e é completamente resistente ao preconceito humano”, disse Cox.

“Até agora, as pessoas da nossa área ficaram mais impressionadas com a novidade do método do que com o nosso resultado”, disse ele rindo. “Qualquer sistema terrestre cujo efeito, mas não a sua causa, conhecemos, está pronto para virar. Quanto melhor conhecermos os resultados, melhor poderemos descrever os inputs que os causaram.”

Referência: “Inversão Bayesiana de emissões e produtividade de exportação através da fronteira do Fim-Cretáceo” por Alexander A. Cox e C. Brynhen Keller, 28 de setembro de 2023, Ciências.
doi: 10.1126/science.adh3875

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Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA espiona a espaçonave Chang'e 6 da China no outro lado da lua

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Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA espiona a espaçonave Chang'e 6 da China no outro lado da lua

Esta imagem da Câmera de Reconhecimento Lunar da NASA mostra o rover Chang'e 6 da China na Bacia Apollo, no outro lado da Lua, em 7 de junho de 2024. O módulo de pouso é visto como um pequeno grupo de pixels brilhantes no centro da imagem. A imagem tem 552 metros de largura; O Norte está em alta. Fonte da imagem: NASA/GSFC/Arizona State University

NASAA Lunar Reconnaissance Orbiter capturou uma imagem do rover lunar Chang'e 6 da China, revelando sua localização em uma cratera dentro da geologicamente rica Bacia Apollo, que é caracterizada por antigos fluxos de basalto.

O Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) da NASA capturou imagens da espaçonave chinesa Chang'e 6 no lado oculto da Lua em 7 de junho. A Chang'e 6 pousou em 1º de junho e, quando a LRO passou sobre o local de pouso, cerca de uma semana depois, obteve uma imagem mostrando a sonda na borda de uma cratera erodida de 55 jardas (cerca de 50 metros) de diâmetro.

A equipe da câmera LRO calculou as coordenadas do local de pouso a 42 graus de latitude sul, 206 graus de longitude leste, a uma altitude de cerca de 3,27 milhas (menos 5.256 metros).

NASA LRO Chang'e 6 Lander

Esta animação de imagens LRO antes e depois mostra a aparência da sonda Chang'e 6. O aumento do brilho do terreno ao redor da sonda é devido à turbulência dos motores do veículo e se assemelha à zona de explosão vista em torno de outras sondas na Lua. superfície. A imagem anterior é de 3 de março de 2022 e a imagem posterior é de 7 de junho de 2024. Fonte: NASA/GSFC/Arizona State University.

O local de pouso da Chang'e 6 está localizado na extremidade sul da Bacia Apollo (cerca de 306 milhas ou 492 km de diâmetro, centrado em 36,1 graus de latitude sul e 208,3 graus de longitude leste). A lava basáltica irrompeu ao sul da cratera Chave S há cerca de 3,1 bilhões de anos e fluiu colina abaixo para oeste até encontrar uma elevação topográfica local, provavelmente associada a uma falha. Numerosas saliências enrugadas nesta área distorceram e elevaram a superfície da égua. O local de pouso está localizado aproximadamente a meio caminho entre duas dessas colinas proeminentes. Este fluxo de basalto também se sobrepõe a um fluxo ligeiramente mais antigo (cerca de 3,3 mil milhões de anos atrás), que pode ser visto a oeste, mas o fluxo mais jovem é distinto porque contém maiores quantidades de óxido de ferro e dióxido de titânio.

Contexto regional do local de pouso do Chang'e 6

Mapa de contexto regional do local de pouso da Chang'e 6. As variações de cores foram aprimoradas para maior clareza. A área escura é um depósito de égua basáltica. As áreas mais azuis da égua são fluxos mais elevados de titânio. Linhas de contorno marcando intervalos de elevação de 100 m (cerca de 328 pés) são sobrepostas para fornecer uma sensação de terreno. A imagem tem cerca de 190 km de largura. Fonte da imagem: NASA/GSFC/Arizona State University

O Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) da NASA é uma espaçonave coaxial projetada para exploração detalhada da superfície lunar. Lançada em 18 de junho de 2009, a missão visa principalmente coletar imagens e dados de alta resolução para facilitar a seleção de futuros locais de pouso, avaliar os recursos minerais da Lua e analisar o ambiente de radiação lunar. Equipado com uma série de instrumentos poderosos, incluindo câmeras de alta resolução e um altímetro a laser, o LRO mapeia o terreno lunar com detalhes excepcionais, ajudando os cientistas a compreender a geologia da Lua e a identificar regiões ricas em recursos, como água gelada.

Nave espacial Lunar Reconnaissance Orbiter Lua Terra

Representação artística do Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA. Fonte: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA

A LRO avançou enormemente o nosso conhecimento da Lua, contribuindo para descobertas como a confirmação da presença de gelo de água em crateras permanentemente sombreadas e o mapeamento das temperaturas da superfície lunar. Instrumentos como o Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) e o Diviner Lunar Radiometer Experiment fornecem dados importantes sobre a topografia e o comportamento térmico da Lua, o que é crítico para o planejamento de futuras missões humanas e robóticas. Ao continuar a transmitir dados valiosos de volta à Terra, a LRO apoia a investigação contínua que avança as nossas estratégias para regressar à Lua e mais além, tornando-a uma pedra angular da tecnologia de exploração lunar.

Módulo de pouso Chang'e 6 e subindo

Chang Ah 6 para baixo e para cima. Crédito: Administração Espacial Nacional da China

Chang'e 6, parte do programa de exploração lunar da China e batizada em homenagem à deusa lunar chinesa, é uma missão lunar robótica operada pela Administração Espacial Nacional da China. A missão foi lançada da Ilha de Hainan em 3 de maio de 2024 e incluiu um módulo de pouso e um rover equipado com uma câmera móvel que pousou no lado oculto da Lua em 1 de junho de 2024. Esta missão, a segunda da China a envolver o retorno de amostras, envolveu a coleta de amostras da Lua usando uma pá e uma broca robótica. Essas amostras foram transferidas para o módulo de ascensão, que então se acoplou a um orbitador na órbita lunar em 6 de junho de 2024, para transportar as amostras para retorno à Terra. Além disso, o módulo de pouso e o rover conduziram vários experimentos científicos na Lua.

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Buracos negros e quasares formaram-se menos de mil milhões de anos após o Big Bang

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Buracos negros e quasares formaram-se menos de mil milhões de anos após o Big Bang

Buracos negros supermassivos parecem existir no centro de cada galáxia, datando de algumas das primeiras galáxias do universo. Não temos ideia de como eles chegaram lá. Não deveria ser possível que elas crescessem de remanescentes de supernovas para tamanhos enormes tão rapidamente como o fazem. Não temos conhecimento de nenhum outro mecanismo que possa formar algo suficientemente grande para que o crescimento exponencial não seja necessário.

A aparente impossibilidade de buracos negros supermassivos no universo primitivo já era um problema; O Telescópio Espacial James Webb piorou a situação ao encontrar exemplos anteriores de galáxias com buracos negros supermassivos. No exemplo mais recente, os investigadores usaram Webb para caracterizar um quasar alimentado por um buraco negro supermassivo, tal como existia cerca de 750 milhões de anos após o Big Bang. E parece chocantemente normal.

Olhando para trás no tempo

Os quasares são os objetos mais brilhantes do universo, alimentados ativamente por buracos negros supermassivos. A galáxia que os rodeia fornece-lhes material suficiente para formar discos de acreção brilhantes e jatos poderosos, ambos os quais emitem grandes quantidades de radiação. Muitas vezes estão parcialmente cobertos por poeira, que brilha como resultado da absorção de parte da energia emitida pelo buraco negro. Esses quasares emitem tanta radiação que eventualmente empurram algum material próximo para fora da galáxia.

Assim, a presença destas características no Universo primitivo diria-nos que os buracos negros supermassivos não só existiram no Universo primitivo, mas também foram incorporados nas galáxias, tal como o são mais recentemente. Mas seus estudos foram muito difíceis. Para começar, não identificamos muitos deles; Existem apenas nove quasares que datam de antes, quando o universo tinha 800 milhões de anos. Devido a esta distância, as características são difíceis de detectar, e o desvio para o vermelho causado pela expansão do Universo retira a intensa radiação ultravioleta de muitos elementos e estende-a até ao infravermelho profundo.

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No entanto, o telescópio Webb foi projetado especificamente para detectar objetos no universo primitivo através de sua sensibilidade aos comprimentos de onda infravermelhos onde esta radiação aparece. Portanto, a nova pesquisa baseia-se em apontar Webb para o primeiro dos nove quasares descobertos, J1120+0641.

E parece… extremamente normal. Ou pelo menos muito semelhantes aos quasares de períodos mais recentes da história do universo.

Principalmente normal

Os investigadores analisaram a continuidade da radiação do quasar e encontraram indicações claras de que estava incrustado numa massa de material quente e poeirento, como visto em quasares posteriores. Esta poeira é um pouco mais quente do que alguns quasares modernos, mas isto parece ser uma característica comum destes objetos nas fases iniciais da história do Universo. A radiação do disco de acreção também aparece no espectro de emissão.

Diferentes métodos para estimar valores produzidos em massa para um buraco negro na região de 109 Muitas vezes a massa do Sol, colocando-o claramente na região do buraco negro supermassivo. Há também evidências, a partir de uma ligeira mudança para o azul em parte da radiação, de que o quasar está expelindo material a uma velocidade de cerca de 350 quilômetros por segundo.

Existem algumas esquisitices. A primeira é que o material também parece estar caindo para dentro a cerca de 300 quilômetros por segundo. Isso pode ser causado pelo material girando para longe de nós no disco de acreção. Mas se for assim, ele deverá ser enfrentado por material girando em nossa direção, do outro lado do disco. Isto foi observado várias outras vezes em quasares muito antigos, mas os investigadores reconhecem que “a origem física deste efeito é desconhecida”.

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Uma opção que sugerem como explicação é que todo o quasar está em movimento, sacudido da sua posição no centro galáctico por uma fusão anterior com outro buraco negro supermassivo.

Outra coisa estranha é que há também um fluxo extremamente rápido de carbono altamente ionizado, movendo-se duas vezes mais rápido do que nos quasares em épocas posteriores. Já vimos isso antes, mas também não há explicação para isso.

Como isso aconteceu?

Apesar das estranhezas, este objeto se assemelha muito aos quasares recentes: “Nossas observações mostram que as estruturas complexas do toro empoeirado e [accretion disk] Pode provar seu valor em torno de um [supermassive black hole] “Menos de 760 milhões depois do Big Bang.”

Novamente, isto é um pouco problemático porque sugere a presença de um buraco negro supermassivo embutido na sua galáxia hospedeira muito cedo na história do Universo. Para atingir os tamanhos mostrados aqui, os buracos negros empurram o chamado limite de Eddington, que é a quantidade de material que podem absorver antes que a radiação resultante expulse o material próximo, sufocando o suprimento de alimento do buraco negro.

Isto sugere duas opções. A primeira é que estes objetos absorveram material muito além do limite de Eddington durante a maior parte da sua história, algo que não observámos e certamente não é verdade neste quasar. A outra opção é que eles começaram muito bem (por volta das 104 vezes a massa do Sol) e continuou a alimentar-se a uma taxa mais razoável. Mas não sabemos realmente como algo tão grande poderia se formar.

Portanto, o universo primitivo continua sendo um lugar um tanto confuso.

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Astronomia Natural, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02273-0 (Sobre IDs digitais).

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No momento, a Terra tecnicamente *não* gira em torno do Sol

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No momento, a Terra tecnicamente *não* gira em torno do Sol

Gráficos e animações mostrando órbitas planetárias estão mentindo um pouco para você. Ou, mais precisamente, simplificam as órbitas planetárias para que os professores não tenham de explicar os baricentros às crianças que ainda percebem que a Terra não é o único planeta que existe.

A maneira como você aprende sobre as órbitas planetárias geralmente se parece com o vídeo abaixo.

Mas esta é uma versão simplificada. Embora o Sol seja o maior corpo do sistema solar, com uma massa cerca de 1.048 vezes a de Júpiter, a gravidade é uma via de mão dupla. Assim como a Terra exerce uma força gravitacional sobre a Terra, você exerce sua própria força gravitacional (muito menor) sobre a Terra.

“A terceira lei de Kepler descreve a relação entre as massas de dois objetos que orbitam mutuamente e determina os parâmetros orbitais,” NASA explica.

“Pense em uma pequena estrela orbitando uma estrela maior. Ambas as estrelas orbitam em torno de um centro de massa comum, chamado baricentro. Isso é verdade independentemente do tamanho ou da massa de cada um dos objetos em questão. estrela é o movimento em torno de seu centro. Com um planeta massivo, é um método que tem sido usado para descobrir sistemas planetários associados a estrelas distantes.

Para simplificar, dizemos que os planetas giram em torno do Sol. No entanto, o centro dos corpos do sistema solar é geralmente… fechar O Sol, por fornecer a maior massa, mas graças às órbitas e à influência dos gigantes gasosos Júpiter e Saturno, raramente está dentro do Sol. As órbitas se parecem com o vídeo abaixo de um astrônomo planetário e comunicador científico James O'Donoghue.

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Como resultado, a Terra atualmente não gira em torno de um ponto dentro do Sol, pois o seu centro de massa está fora dele. Orbitamos esse ponto no espaço, em vez do sol.

“Os planetas geralmente giram em torno do Sol”, O'Donoghue Explica no X (Twitter), “Mas *tecnicamente* eles não orbitam o Sol sozinhos porque a influência gravitacional de (principalmente) Júpiter significa que os planetas têm que orbitar um novo ponto no espaço.”

Ele acrescentou: “Os planetas giram em torno do Sol, é claro. Estamos apenas sendo pedantes quanto à situação”. Ele adicionou. “O pensamento normal é que orbitamos em torno do centro do Sol, mas isso raramente acontece, ou seja, é muito raro o centro de massa do sistema solar estar alinhado com o centro do Sol.”

O mesmo se aplica a objetos menores, como planetas e suas luas. A Terra e a Lua giram em torno de um ponto 5.000 km (3.100 milhas) do centro da Terra, embora isso mude à medida que a Lua se afasta cada vez mais da Terra.

Embora esses fatos provavelmente tenham pouco impacto em sua vida (supondo que você não seja astrofísico), eles são interessantes e um lembrete de que quase tudo é um pouco mais complicado do que você aprendeu na escola.

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