‘Supernovas’… no Controle da Vida no Universo

“Como nenhuma outra ciência … – a ‘astrofísica’ semeia a experiência de químicos, biólogos, geólogos e físicos para descobrir o futuro…passado e presente do cosmos; e nosso humilde lugar dentro dele.” (Neil de Grasse) 

http://www.sterne-und-weltraum.de/news/selten-toedlich/1139975

Associados a explosões de extrema energia em longínquas galáxias, os surtos de raios gama – gamma ray burst (GRB) … estão classificados como os eventos eletromagnéticos mais luminosos do Universo… – a partir do Big Bang.

Douglas Galante … pesquisador do ‘Instituto de Astronomia’ da USP – utilizou modelos matemáticos para   ter uma avaliação da forma como a ocorrência de tal evento superenergético – nas proximidades de um hipotético exoplaneta, afetaria a vida que, porventura ali existisse.

O estudo resultou na 1ª tese defendida no Brasil  em  astrobiologia  –  recente campo surgido da necessidade de integração conceitual em diferentes áreas — na pesquisa da origem e evolução da vida na Terra e, eventualmente…em outros lugares do Universo.

De acordo com Galante, a astrobiologia – uma interface entre a astronomia e a biologia,   aborda questões, como a formação e deteção de moléculas pré-bióticas em planetas… e,   no meio interestelar; a influência de eventos astrofísicos no surgimento…e manutenção     da vida na Terra…e a análise das condições de viabilidade da vida…’microbiana’… – em especial… em outros planetas, ou satélites… – Ainda de acordo com o pesquisador:

“Poucos pesquisadores têm trabalhado com astrobiologia no Brasil, por isso a tese foi pioneira na área. Mas ela está ganhando espaço; estamos formalizando a criação de um grupo de estudos nessa área, envolvendo pesquisadores de várias instituições. No IAG, estamos criando também         o primeiro laboratório de pesquisa em astrobiologia…………(AstroLab)

Simulação de ambientes espaciais e planetários

Galante, que prepara seu pós-doutorado, explica que o grupo de pesquisas envolve pesquisadores do IAG…do Instituto de Biociências…do Instituto de Oceanografia da         USP… além da UFRJ… do INPE… e, da PUC de Campinas… — E, ele assim comenta:

Meu pós-doutorado consiste na coordenação da construção do novo laboratório no IAG, que será voltado à simulação de ambientes planetários e espaciais, e terá a possibilidade de estudar material geológico e biológico. — O objetivo é analisar como microorganismos terrestres sobreviveriam em condições diferentes das que estão acostumados, ou seja…em situações de alta radiação – vácuo – variações bruscas de temperatura… e/ou de pressão“.

Vida baseado no DNA

A astrobiologia, surgida há cerca de 15 anos, tem, como uma de suas principais vertentes,   a busca de vida em outros planetas/satélites. Esta linha se baseia no estudo das condições de “exoplanetas” para abrigar vida. Segundo Galante:

“Os cientistas buscam, de forma pragmática – fora da Terra… planetas com condições de conter “material genético”…O maneira mais simples para isso – é procurar água líquida; condição necessária … – mas não suficiente. Não podemos garantir que toda vida possua DNA, mesmo porque as concepções sobre   as formas de vida hoje conhecidas – estão mudando, com a descoberta de organismos extremófilos vivendo no fundo da Terra sem luz, sem água… e, sob pressões incríveis“.

Efeitos de um evento cósmico sobre a vida

No estudo, para quantificar os danos à biosfera, Galante utilizou dois microrganismos como parâmetro biológico: as bactérias ‘Escherichia coli’ e ‘Deinococcus radiodurans’.       A 1ª extremamente sensível à radiação – em especial a ultravioleta – e a 2ª altamente resistente a vários agentes deletérios, como radiação ultravioleta ionizante, peróxidos orgânicos e dessecação. A ideia era descobrir quais seriam os efeitos biológicos de um evento astrofísico superenergético, para avaliar como essa radiação iria interagir com           a atmosfera e biosfera do planeta. – Na avaliação feita pelo pesquisador do IAG/USP: 

“O que aprendemos é que o efeito de maior importância em qualquer ponto da galáxia não seria o impacto direto da radiação, mas sim, a ação da radiação ultravioleta pela influência do ‘vento solar’… destruindo boa parte da camada de ozônio de um planeta devido aos surtos de raios gama”… E complementou: “No laboratório continuaremos esse estudo, avaliando outras variáveis… – Com potente “câmara de vácuo” faremos simulações solares e planetárias… – sob várias possibilidades de fontes de radiação”.

Conclusão

Para realizar o estudo, foi preciso primeiro modelar a fonte do evento astrofísico…e, em seguida, a interação da radiação com a atmosfera… Só depois se pôde entender como os GRB iriam interferir na biosfera…Nesse sentido, foram utilizados modelos matemáticos  com base em dados experimentais de biologia, além de dados químicos. 

Os GRBs foram descobertos pela primeira vez em 1967 por cientistas russos, tentando detectar testes com armas nucleares… — Embora não haja consenso sobre sua origem, especula-se o seu surgimento a partir de supernovas … sendo muito úteis no estudo da expansão do Universo.  ‘texto base’  (15/06/2009)  (As instalações do novo laboratório  ficam na sede do IAG, Valinhos (SP), onde se situa o Observatório ‘Abraão de Moraes’.) **********************************************************************************

“Supernovas” podem estar controlando a vida no universo                                     “Nada em biologia faz sentido, a não ser à luz da evolução.”  (Theodore Dobzhansky)

Segundo estudo recente, enormes explosões estelares…chamadas supernovas…podem estar por trás do “desenvolvimento da vida” em nosso planeta… (e…em outros mundos).

Uma propriedade especial das ‘moléculas orgânicas’ da Terra — pode ter origem na explosão de uma ‘supernova’ — sugerindo que as bases moleculares para a formação da vida orgânica… – não foram criadas em nosso planeta… mas sim, no ‘cosmos‘.

Os cientistas acreditam que isso aconteça, porque… as bases da vida – como açúcares e aminoácidos, têm formato quiral. – Isso quer dizer que se os dividirmos ao meio – cada metade seria a imagem espelhada da outra. (coloque suas mãos, uma do lado da outra, e verá o que é quiralidade).

Na química, a quiralidade significa que as moléculas não podem ser sobrepostas. Elas são consideradas canhotas ou destras… – dependendo da forma com que seus átomos são organizados…  Na Terra, as bases da vida tendem a ser canhotas – assim como no resto do Universo…(pelo menos é isso que suspeitam os astrônomos…ao analisar meteoritos).

Pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory acreditam que as supernovas sejam o motivo pelo nosso mundo ser “canhoto”. – Quando uma estrela entra em colapso, ela ejeta partículas que incluem elétrons antineutrinos, que são ‘destros’. Segundo os cientistas, essas partículas poderiam interagir com partículas canhotas…como átomos de nitrogênio…de dentro dos aminoácidos – já que seriam quirais.

Essa interação converteria nitrogênio em carbono, destruindo a parte destra do aminoácido, e deixando as partículas canhotas – explicando assim, a prevalência desse tipo de molécula na Terra, e outros lugares       do universo.

Se isso for verdade, significa que os aminoácidos da Terra teriam sua origem em outro lugar do espaço… e que nós, humanos – assim como todas as formas de vida, seríamos uma espécie invasora em nosso próprio planeta. [original] # ‘texto base’ (18/08/2010) **********************************************************************************

Raios cósmicos e a vida na Terra

Raios cósmicos produzidos em regiões limítrofes da galáxia… devastam a vida na Terra a cada 62 milhões de anos, de acordo com estudos dos pesquisadores Mikhail Medvedev, e Adrian Melott, ambos da Kansas University…EUA.

A conclusão que eles chegaram, em sua nova teoria, apresentada numa reunião da Sociedade Física Norte-Americana… no começo do mês… dá como sugestão, que a “biodiversidade” foi influenciada de maneira considerável pelo movimento do Sistema Solar na Via Láctea…e também, pelo movimento da galáxia no “grupo local”.

A teoria oferece a primeira explicação para um padrão misterioso encontrado no registro de fósseis … ao longo dos últimos 550 milhões de anos… – correspondente a um período regular de 62 milhões de anos entre altas e baixas no número de animais marinhos. Para este mistério – nem mesmo os cientistas que…inicialmente descobriram o padrão cíclico, haviam desenvolvido uma explicação convincente.

Diversas possibilidades foram consideradas, entre as quais, atividade vulcânica… impactos de cometas…e alterações no nível do mar – mas nenhuma delas era capaz de justificar…a “regularidade do fenômeno”.

Os pesquisadores descobriram que o volume elevado de ‘extinções’…no ciclo, coincide – de maneira quase perfeita com as “excursões” periódicas do Sistema Solar para além do plano central da Via Láctea. Ou seja… as excursões ao norte galático coincidem com as quedas na biodiversidade… – Nesses períodos, que incluem algumas das maiores extinções em massa reveladas pelos registros fósseis, a Terra sofre bombardeio intenso de raios cósmicos…cuja radiação prejudica a biodiversidade…ao causar mutações, e deflagrar alterações climáticas.

Richard Muller – físico da Universidade de Berkeley, na Califórnia…com a colaboração de seu aluno, Robert Rohde… foram os descobridores da existência do ciclo de 62 milhões de anos, conforme um artigo publicado na “Nature”, em março de 2005…E Muller comentou sobre o assunto:

“Passamos 1 ano procurando por possíveis mecanismos. – Fiquei atônito quando descobri que Medvedev e Melott haviam obtido sucesso quanto a um ponto em que fracassamos… – e os congratulo por isso”.

Nosso sistema solar viaja pela Via Láctea…uma galáxia em forma de disco, em um complicado circuito que leva cerca de 225 milhões de anos para ser concluído. Em intervalos regulares… – o percurso do sistema cruza a fina porção central do disco,       para baixo ou para cima. O Sol atinge sua maior distância quanto ao plano central               da galáxia a cada 62 milhões de anos… – Enquanto isso … todo “disco galático” se arremessa pelo envoltório de gás quente numa velocidade de cerca de 200 km/seg.

Galactic_Plane_1

A nova teoria sugere que raios cósmicos são ‘continuamente’ gerados devido a uma ‘onda de choque’ no disco galático.

À medida que o Sistema Solar atravessa o plano galático, ele fica mais exposto à “frente de choque” das fontes radiativas; ao mesmo tempo que, recebe menos proteção dos “campos magnéticos” que formam um escudo protetor… contra a radiação cósmica – na densa porção central da galáxia.

Melott aplicou o modelo desenvolvido por seu grupo de trabalho ao maior banco de dados sobre fósseis existente, e confirmou a constatação de uma flutuação na densidade a cada 62 milhões de anos.

Raios cósmicos, e extinções em massa

Em mais recente artigo… – publicado na “Astrophysical Journal” em abril/2007, os dois cientistas discutem mecanismos possíveis para que a exposição aos raios cósmicos tenha como consequência extinções em massa… – E… sobre esse assunto… Medvedev explicou:

“Por si sós, os raios cósmicos não são tão perigosos. O problema é que…pela colisão entre eles e a atmosfera terrestre, são criadas partículas, que por ela se propagam, dotadas de tal carga energética (múons), que podem prover a organismos doses fatais de radiação”.

As mudanças na química da atmosfera, causadas pela poluição…e a redução da camada de ozônio que as acompanha… também podem causar mutações mais intensas. – Além disso, partículas com carga elétrica… – produzidas pelo bombardeio com raios cósmicos, podem gerar aumento considerável da presença de nuvens… – o que geraria alterações climáticas.

Os pesquisadores dizem que seu modelo não explica todas as maiores extinções em massa. Por exemplo, a extinção dos dinossauros, que as teorias mais aceitas atribuem ao impacto de um asteroide contra a Terra, não se enquadra no ciclo de 62 milhões de anos… – Já em relação à expectativas futuras, as opiniões são controversas…como assim concluiu Melott:

“O Sistema Solar recentemente passou pelo plano central da galáxia e está subindo a eclíptica, o que poderia implicar em maior exposição a radiação. Mas, o próximo efeito cíclico dos raios cósmicos só se fará sentir dentro de 10 milhões de anos”……National Geographic – abril/2007…… (texto base)

‘RAIOS CÓSMICOS’…VIDA E OBRA

Constituídos de ‘prótons energizados‘ provenientes de ondas de choques de supernovas, ‘raios cósmicos‘ podem ficar “viajando” pela galáxia durante milhões de anos antes de atingir algo. Sobre toda atmosfera terrestre caem como uma chuva constante… – Apesar dessa intensidade, nenhum deles chega a atingir o solo – pois, ao colidir com átomos da atmosfera da Terra, criam uma longa camada de partículas secundárias.

Ao nível do mar, grande parte dos raios cósmicos secundários se transforma em múons, subpartícula atômica. – A cada minuto…somos atingidos por cerca de 10 mil deles… que, ocasionalmente, podem causar mutações genéticas. – Como no passado, tudo leva a crer que a radiação incidente sobre atmosfera e solo terrestre fosse bastante mais forte – um fenômeno desse tipo pode ter desempenhado importante papel evolutivo … com relação à mutação genética dos organismos ao longo da história.

Por outro lado, um modo de descobrir se alguma extinção de espécies ocorreu…sob a ação dos raios cósmicos é analisar os isótopos radioativos que se formariam em uma supernova próxima à Terra. Em 1999, um grupo da Universidade de Munique – Alemanha, detetou o isótopo de ferro-60 em rochas no fundo do mar. Este isótopo…originário de supernovas, é extremamente raro… e possui um tempo de vida médio de 1,5 milhões de anos – portanto, oriundo de uma supernova recente.

Analisando a localização, e concentração do isótopo na rocha … a equipe calculou que a supernova explodiu há 2,8 milhões de anos…a uma distância de 100 anos-luz… – talvez, não perto o suficiente para causar um evento cataclísmico no planeta… – Supõe-se que, para causar efeitos biológicos drásticos a supernova teria que explodir a 30 anos-luz da Terra…distância pequena numa escala galática. É presumível porém que nosso planeta       já sofreu cerca de uma dezena de “radiações mortais” durante seus 4,5 bilhões de anos. *******************************(texto complementar)*****************************

‘Raios cósmicos são criados em “supernovas (15 de fevereiro de 2013)

supernova

Raios cósmicos soam como itens típicos de filmes, ou livros de ficção científica, mas são ocorrências bem triviais. Estão em toda a galáxia…e chegam à Terra de todos os lados, acertando a superfície do planeta, e tudo o que nela se encontra.

Agora…uma recente pesquisa acaba de confirmar a origem desse fenômeno. Os raios cósmicos nascem como resultado das violentas explosões de estrelas gigantes conhecidas como supernovas.

A conclusão é de um estudo anunciado nesta quinta-feira (14/02), durante a reunião anual da American Association for the Advancement of Science (AAAS), em Boston… – nos EUA.

A pesquisa foi conduzida por um grupo internacional de cientistas, que analisou 4 anos de dados obtidos por meio do telescópio espacial de raios gama Fermi da NASA. É a primeira evidência considerada inequívoca da origem de raios cósmicos. Os resultados da pesquisa também foram publicados na nova edição da revista Science.

Os cientistas identificaram sinais de 2 supernovas antigas (W44, a 5 mil anos-luz da Terra, e IC 443, a 10 mil anos-luz), cujas ondas de choques de suas explosões aceleraram prótons a velocidades próximas da luz… transformando as partículas naquilo que se convencionou chamar de “raios cósmicos”.

De acordo o astrofísico Stefan Funk, da Universidade Stanford, EUA…e chefe da pesquisa, quando esses prótons carregados de energia se chocam com prótons estáticos…em meio a gás ou poeira estelar, o resultado é a produção de raios gama com características distintas.

“Raios cósmicos não são exatamente raios…mas sobretudo prótons. Porém, não são todas partículas subatômicas aceleradas em uma supernova que se transformam em raios cósmicos, e sim uma pequena parte”…Funk explicou.

De acordo com o cientista, prótons compõem mais de 90% dos raios cósmicos que atingem a atmosfera terrestre na forma de “duchas de partículas”, produzindo radiação.

Atualmente esta radiação é desprezível…mas, na história do Sistema Solar, sua atuação tem sido tão importante…a ponto de influenciar a “evolução galática” — acelerando as menores partículas… – a partir das maiores explosões.

Píons

Cientistas há anos estipulam que as 2 fontes mais prováveis… – para a produção de raios cósmicos são explosões de ‘supernovas’… na Via Láctea, ou jatos de energia derivados de buracos negros, para além da galáxia. – Isso, por causa da dimensão dos fenômenos, uma vez que… – para lançar partículas por toda a galáxia, a fonte teria que ter energia suficiente para tanto. Mas até o momento não haviam sido encontradas “evidências” … – que comprovassem a “veracidade” dessas suspeitas.

A explosão estelar conhecida como supernova é capaz de irradiar energia equivalente à que o Sol emitirá durante toda a sua existência. As ondas de choque de uma supernova aceleram os prótons até os transformarem em raios cósmicos, em um processo no qual prótons são presos nas regiões de choque, que se aceleram cada vez mais…por meio de ‘campos magnéticos’… – Como assim explicou Funk:

“As energias desses prótons estão muito além do que os maiores aceleradores                   de partículas da Terra… – como o próprio ‘LHC‘… – são capazes de produzir”.

Mas, como destaca Luiz Vitor de Souza Filho… do Instituto de Física de São Carlos (USP): “Esses raios cósmicos têm energia muito baixa, menor que 10e(16) eV. Os raios cósmicos de energia maiores, como os estudados pelo Observatório Pierre Auger não são gerados em supernovas, e não podem ser explicados por este artigo”. 

As colisões entre prótons… – cada vez mais rápidos… e prótons que se movem bem mais lentamente (que ocorrem em nuvens de poeira … e gás) acarretam na formação de píons (partículas neutras).

Descobertas na década de 1940 — pelos físicos Cesar Lattes, Giuseppe Occhialini e Cecil Powell… essas partículas, por sua vez, decaem em ‘raios gama (forma de luz altamente energética)…E, foi mesmo esse ‘decaimento‘… com sua assinatura específica em raios gama, que pode ser identificado por telescópios espaciais como o Fermi, que comprovou a origem dos raios cósmicos… E, Jerry Ostriker, da Universidade Columbia, membro da equipe…concluiu:

“Até agora, tínhamos apenas cálculos teóricos e o senso comum para nos guiar na ideia de que os raios cósmicos têm origem em supernovas… A deteção direta das assinaturas do decaimento dos píons em resíduos de supernova…fecha o circuito, dando evidências observacionais para um componente significativo desses Raios Cósmicos(texto base)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979... (s/ diploma)
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