Partículas em suspensão podem alterar propriedades dos líquidos

Um líquido não precisa de ser um grupo desordenado de partículas: uma equipa de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Viena (TU Viena) e da Universidade de Viena, Áustria, descobriu estruturas intrigantes formadas por minúsculas partículas flutuando em líquidos. Sob tensão mecânica, aglomerados de partículas em líquidos podem formar espontaneamente filamentos e alterar drasticamente as propriedades do líquido.
O que é comum no sangue, tinta e outras substâncias? Todos são líquidos onde pequenas partículas ficam suspensas – os chamados “colóides”. Em alguns desses líquidos, as partículas formam grupos (aglomerados), com estruturas regulares, parecidas com átomos num cristal. A equipa de pesquisadores conseguiu, agora, estudar as propriedades notáveis destas substâncias parecidas com cristal em simulações de computador. Sob tensão mecânica, o padrão cristalino pode mudar a sua estrutura para outra diferente, ou pode desaparecer completamente. Os pesquisadores antecipam uma ampla gama de aplicações práticas para estes efeitos. Os resultados de seus cálculos foram publicados na revista científica Physical Review Letters recentemente.

Estruturas regulares em líquidosSe pequenas partículas se acumulam, podem formar aglomerados. Dentro de um aglomerado, as partículas podem sobrepor-se e podem misturar-se, semelhantes a um cardume densamente compactado de enguias, deslizando ao passar umas pelas outras. Incrivelmente, esses amontoados não estão situados em posições aleatórias, mas formam espontaneamente uma estrutura regular – um “aglomerado” de cristal. A distância entre dois aglomerados vizinhos é constante. “Aumentar a densidade de partículas é adicionar mais e mais partículas a cada aglomerado – mas a distância entre eles permanece o mesmo”, diz Arash Nikoubashman da TU Vienna. Este estudante de doutoramento fez os cálculos juntamente com o Professor Gerhard Kahl (Instituto de Física Teórica, TU Viena) e o Professor Christos Likos (Universidade de Viena).

Estruturas de Cristal transformam-se em filamentos“Resultados anteriores já nos tinham levado a crer que estas partículas poderiam apresentar um comportamento estranho sob determinadas condições externas”, explicam os físicos. E as suas esperanças não eram infundadas: em simulações de computador, os pesquisadores conseguiram calcular como a estrutura semelhante à do cristal se comporta sob tensão mecânica que provoca forte stress – o que significa que superfícies dentro do líquido são deslocadas entre si. Em primeiro lugar, a estrutura cristalina começa a derreter, as ligações entre os aglomerados são quebradas. A partir destes amontoados de partículas derretidas, uma nova ordem regular começa a surgir espontaneamente. Sequências longas de partículas em linhas retas são formadas, perfeitamente alinhadas em paralelo.

Fonte: Ciência Diária

Produção de energia “limpa” causadora de diversas extinções

A planta Myriocolea irrorata, que pertence ao grupo das hepáticas, integrante das briófitas, foi descoberta pelo explorador escocês Richard Spruce nas margens do rio Topo, em 1857. Depois, passou despercebida por quase 150 anos. Após anos de pesquisa, os botânicos Rob Gradstein, Noelle Noske e Lou Jost redescobriram-na em 2002, próxima do local em que Spruce a tinha visto, praticamente ao mesmo tempo em que o projeto hidroelétrico da região foi anunciado pela primeira vez.
Não se sabe muito sobre a espécie. É pequena, com cerca de 2,5 cm de diâmetro, e o seu papel na cadeia alimentar da região permanece um mistério. Mas os cientistas podem perder a chance de aprender mais sobre ela, já que o projeto hidroelétrico altera, drasticamente, o seu único habitat.
“O projeto hidroelétrico afetará cerca de 75% a 80% da população”, lamenta Jost, que viveu no Equador durante 13 anos estudando as plantas endémicas da região de Baños. O projeto vai canalizar o rio em uma série de túneis, que removerão 90% da água do seu leito, deixando apenas 10% do fluxo natural. Isso pode não ser água suficiente para a M. irrorata.
O rio Topo fornece um habitat ideal para as plantas hepáticas. Está localizado numa das áreas mais chuvosas do Equador, e a sua bacia de granito e calcário e o baixo gradiente combinam-se para criar um rio que muda de volume ao longo do ano, muitas vezes triplicando ou quadruplicando a largura ao longo de uma hora, permitindo também que a vegetação costeira cresça sem ser arrancada por correntes rápidas.
Esses fatores criam o que Jost chama de “nicho ecológico”, que têm permitido que diversas plantas evoluam para se adequar à área. A M. irrorata “aparentemente deve ser frequentemente coberta por spray d´água. Mas, ao mesmo tempo, requer um leito estável, de modo que se consiga fixar no seu arbusto hospedeiro, a Cuphea,”, explica Jost.
A espécie é bastante comum numa área bem limitada ao redor de uma região de 8 km do rio. O arbusto Cuphea tem uma densidade populacional de 30 plantas por metro quadrado, e Jost diz que cada arbusto poderia conter de 1 a 10 plantas M. irrorata, mas a população dessa briófita cai drasticamente a poucos metros da água. “Não existem plantas a 10 metros de distância do rio”, diz ele. Se o projeto hidroelétrico mudar o fluxo do rio e o spray constante de água desaparecer, a população principal de M. irrorata pode acabar.
Jost diz que os fatores que permitem que a M. irrorata prospere nessa porção minúscula de margem seriam de reprodução muito difícil, tornando o cultivo da planta fora do seu habitat quase impossível.
Embora o Equador tenha escassez de energia elétrica, os moradores da vila El Topo e o seu advogado Oscar Valenzuela passaram anos a lutar contra o projeto nos tribunais (mas perderam), e nos últimos meses várias estradas foram bloqueadas para impedir a entrada de equipamentos de construção na região. Um manifestante disse ao jornal El Comercio, em Junho, que a área de Baños é para turismo, não para eletricidade, mas o presidente da vizinha Rio Negro, Parish, afirmou ao jornal que o projeto vai criar 120 postos de trabalho locais e gerar centenas de milhares de dólares para a região nos próximos 30 anos.
Duas semanas atrás, de acordo com Jost, a polícia entrou na região e removeu à força os manifestantes, a maioria mulheres.
Jost conta que o projeto hidroelétrico vai acabar com a M. irrorata e outras espécies endémicas e fornecer um valor mínimo de energia real. “O município que inclui a vila El Topo já produz mais de 200 MW a partir de outras barragens, e uma única barragem em fase de planeamento no nordeste do Equador vai gerar 1.600 MW”.
Mas, com os manifestantes expulsos e o projeto totalmente apoiado pelo governo do Equador, Jost vê pouca esperança para a pequena planta pela qual ele tem lutado. “O projeto será construído, e a planta recém-redescoberta, provavelmente será extinta.”
Vias de acesso para o projeto hidrelétrico estão já a ser feitas, com a construção prevista para começar já em Janeiro.
E assim o rio do progresso flui...

Fonte: Scientific American

Encontrados machados de mão mais antigos

Um pedaço de solo na África Oriental revelou a mais antiga coleção de machados de pedra de mão e picaretas, exemplos de que os pesquisadores chamam a indústria Acheulian.
Estes achados Acheulian encontrados no Kokiselei, Quénia, têm mais de 1,76 milhões de anos, sendo um pouco mais velhos que os mais antigos encontrados até à data, revela o geólogo Christopher Lepre da Rutgers University e os seus colegas. Cuidadosamente esculpidos, os machados de mão de dois gumes e as picaretas estavam entre as ferramentas mais simples – lascas afiadas obtidas a partir de pedras - no Kokiselei. Os resultados foram publicados na revista Nature.
Estes achados realçam as suspeitas de que lascas de pedra utilizadas como dispositivos de corte, ferramentas primitivas conhecidas como a indústria Oldowan, não foram suplantadas pelos machados de mão, diz Lepre. Em vez disso, os dispositivos Acheulian mais complexos surgiram enquanto a implementa Oldowan - que apareceu pela primeira vez há cerca de 2,6 milhões de anos atrás, na mesma região - eram ainda populares, embora não esteja claro quanto tempo os dois tipos de ferramentas foram usadas simultaneamente em Kokiselei. Machados de mão de dois gumes e outras ferramentas tipificam a indústria Acheulian.
O Homo erectus, um possível ancestral direto dos humanos modernos, terá feito ferramentas Acheulian e talvez as Oldowan em Kokiselei, sugere a equipa de Lepre. Alternativamente, outra espécie de hominídeo pode ter elaborado os artefactos Oldowan.
"Se as ferramentas Acheulian deram uma vantagem aos hominídeos em África, então talvez grupos carentes de tecnologia fossem forçados a encontrar recursos em outros lugares, como Eurasia", diz Lepre. Em linha com essa proposta, outros pesquisadores desenterraram fósseis de H. erectus em Dmanisi, um local do Oeste Asiático, tão antigo quanto Kokiselei, juntamente com pedras simples de corte, mas não machados de mão. Permanece incerto se o H. erectus, que apareceu pela primeira vez há cerca de 2 milhões de anos, evoluiu em África ou na Ásia.
A equipa de Lepre estimou a idade das ferramentas Kokiselei fazendo medições ao solo onde foram encontrados os artefactos e aos solos vizinhos, e combinando-as com camadas previamente datadas de cinzas vulcânicas que ladeavam os objetos encontrados.
Arqueólogos familiarizados com o novo trabalho dizem que o mesmo move a origem das ferramentas Acheulian para um pouco mais perto da estreia evolutiva do H. erectus, um desenvolvimento interessante, mas não inesperado.
Escavações em Israel na Ubeidiya Formation recuperaram machados de mão e picaretas com 1,5 milhões de anos, presumivelmente feitos pelo H. erectus, que se assemelham aos de Kokiselei, observa Naama Goren-Inbar, da Universidade Hebraica de Jerusalém. Locais Acheulian na Tanzânia e na Índia também foram datados como tendo mais de 1,5 milhões de anos.
Alguns conjuntos de artefactos Oldowan e Acheulian são muito parecidos, o que implica que a mesma espécie de hominídeo poderia ter produzido os dois tipos de ferramentas, diz Goren-Inbar. Ofer Bar-Yosef da Universidade de Harvard concorda. "O Homo erectus poderia ter feito todas as ferramentas de pedra em Kokiselei", afirma.
São necessários fósseis para confirmar que o H. erectus fez esses artefactos, comenta John Shea da Stony Brook University, em Nova York. Lascas cortantes de pedras aumentaram a complexidade das ferramentas ao longo da Idade da Pedra, embora os arqueólogos muitas vezes ignoram os artefactos Oldowan em sítios de humanos modernos, refere Shea.

Fonte: Science News

A origem dos gigantes da Idade do Gelo

Um fóssil com 3,6 milhões de anos, descoberto no Tibete, indica que alguns mamutes gigantes, preguiças e tigres dente-de-sabre podem ter evoluído em terras altas antes da Idade do Gelo, dizem especialistas. Os paleontólogos do Museu de História Natural de Los Angeles e da Academia Chinesa de Ciências, que encontraram o crânio completo e uma mandíbula de um rinoceronte lanudo em 2007, argumentam que o mesmo se adaptou ao arrefecimento global mesmo antes de acontecer.
Num artigo a publicar na revista Science, eles afirmam que os rinocerontes evoluíram no frio e neve das terras altas tibetanas, enquanto o resto do mundo era muito mais quente. O animal desenvolveu adaptações especiais, incluindo um chifre achatado útil para afastar a neve para encontrar a vegetação, e então foi capaz de se espalhar para o norte da Ásia e da Europa à medida que a Idade do Gelo começava há 2,6 milhões de anos atrás.
"A extinção dos gigantes da Idade do Gelo, tais como mamutes e rinocerontes, preguiças gigantes, e tigres dentes-de-sabre tem sido amplamente estudada, mas muito menos se sabe sobre de onde vieram estes gigantes," dizem os pesquisadores. "O planalto tibetano pode ter sido outro berço de gigantes da Idade do Gelo".
Além do rinoceronte lanudo, a equipa também descobriu uma espécie extinta de cavalo de três dedos, Bharal Tibetano, também conhecido como ovelha azul, e cerca de 25 outros tipos de mamíferos.
"Lugares frios, como o Tibete, o Ártico e a Antártida, são onde as descobertas mais inesperadas serão feitas no futuro", diz Wang Xiaoming, do Museu de História Natural de Los Angeles County. "Estas são as fronteiras restantes que ainda estão largamente inexploradas."

Fonte: ABC Science

Utilização de carbono na “twilight zone” das profundezas do oceano

Compreender o fluxo e o processamento de carbono nos oceanos, que cobrem 70 por cento da superfície da Terra, é central para a compreensão dos ciclos do clima global, com muitas perguntas ainda sem resposta. Entre 200 e 1.000 metros abaixo da superfície do oceano existe uma "twilight zone" onde a luz solar que penetra é insuficiente para os microorganismos realizarem a fotossíntese. Apesar disso, sabe-se que os micróbios residentes nessas profundidades capturam dióxido de carbono e usam-no para formar estruturas celulares e realizar reações metabólicas necessárias para a sua sobrevivência e reprodução. Os detalhes acerca do processo estão agora a surgir, acerca de uma via metabólica microbiana que ajuda a resolver o mistério de como certas bactérias fazem isso no oceano escuro. Estes resultados da investigação, que estão a possibilitar uma melhor compreensão do que acontece com o carbono que é fixado nos oceanos a cada ano, foram publicados por uma equipa de investigadores, incluindo os do Departamento de Energia dos EUA (DOE) e do Joint Genome Institute (JGI) na revista Science.
A fixação de carbono no oceano escuro tem sido atribuída até agora principalmente às Archaea, organismos unicelulares que vivem muitas vezes em condições ambientais extremas. Nessa região do oceano, as bactérias foram-se desenvolvendo de forma a contar com compostos orgânicos como fonte de energia e de carbono. De acordo com Ramunas Stepanauskas, autor sénior do artigo, "os modelos oceanográficos anteriores sugeriam que as Archaea não explicam adequadamente a quantidade de carbono que está a ser fixada no oceano escuro. O nosso estudo descobriu outros tipos específicos de bactérias, em vez de Archaea, e as suas fontes prováveis de energia que podem ser responsáveis por esse componente importante e desconhecido do ciclo de carbono do oceano escuro. "
Para superar o desafio que tinha impedido os estudos envolvendo micróbios do oceano profundo, que ainda não foram cultivados em laboratório, os pesquisadores utilizaram uma técnica inovadora de genómica de uma única célula. Woyke co-autor do estudo, explicou: "Depois de sequenciarem o genoma de células individuais que foram isolados pelos nossos colegas da Bigelow, foi possível verificar as linhagens predominantes de bactérias capazes de capturar carbono nas águas profundas." Este estudo representa um exemplo para a utilização da sequenciação do genoma de um célula única para decifrar as capacidades metabólicas de consórcios microbianos, proporcionando um complemento poderoso para a metagenómica".
Stepanauskas atribuiu o sucesso do projeto aos esforços combinados do DOE e do JGI, o Laboratório de Bigelow, o Monterey Bay Aquarium Research Institute, da Universidade de Viena, e o MIT. "Esta é a primeira aplicação de uma abordagem genómica de uma única célula para o oceano profundo, um dos habitats maior e menos conhecido do planeta", enfatizou David Kirchman, Harrington Professor de Biociências Marinhas na Universidade de Delaware. "O estudo muda radicalmente a nossa visão sobre como os micróbios obtêm energia e sobrevivem nos oceanos."

Fonte: E! Science News