Predador do período Cambriano tinha olhos de assassino

Um predador temível, que nadou nos oceanos no período Cambriano era de facto um artrópode com metros de comprimento e uma visão do assassino, dizem os pesquisadores. O paleontólogo Dr. John Paterson, da Universidade da Nova Inglaterra, e os seus colegas, descobriram os restos fossilizados de olhos compostos de uma criatura chamada Anomalocaris.
"O facto de que cada olho do Anomalocaris teria tido mais de 16.000 lentes, significa que teria uma resolução muito, muito boa", diz Paterson, cujo trabalho foi publicado na revista Nature. "Quando você considera que uma mosca moderna, por exemplo, tem cerca de 3.000 lentes, é muito impressionante que um animal de há meio bilião de anos atrás tenha tido uma visão notável como esta."
Há cerca de 500 milhões de anos atrás, durante o Cambriano, grandes criaturas começaram a assemelhar-se a animais modernos, diz Paterson. "Mas ainda havia o estranho freak a nadar ao redor", diz ele, referindo-se ao Anomalocaris. "É um animal que está no seu caminho para se tornar um artrópode, de um ponto de vista evolutivo", afirma Paterson.
A criatura ter-se-ia movido através da água, movendo as barbatanas na direcção do comprimento do seu corpo num padrão ondulante, diz ele. Tinha um exoesqueleto mole como um camarão e garras ferozes e alimentava-se de organismos de corpo mole, como vermes.

Atributos ausentes
Mas o Anomalocaris apresentava-se um pouco como um quebra-cabeças para os cientistas porque, apesar de parecer que poderia ser um artrópode, faltavam-lhe determinados atributos. Os artrópodes incluem animais com patas articuladas, como insetos, aranhas, crustáceos e centopeias. "Mas quando você olha para o Anomalocaris, ele realmente não tem nenhumas pernas articuladas", disse Paterson.
Agora, a descoberta de olhos compostos fossilizados pertencentes ao animal confirmou que é, de facto, um artrópode.
"Os olhos compostos são, na verdade, uma característica dos artrópodes ", diz Paterson. Os olhos fossilizados foram descobertos ao lado de restos de garras e barbatanas corporais em xisto de Emu Bay, na costa norte de Kangaroo Island, ao largo do Sul da Austrália. Os tecidos moles dos olhos compostos foram lentamente substituídos por um mineral chamado pirite num sedimento de oxigénio, diz Paterson.
A descoberta suporta a ideia de que os olhos compostos apareceram muito cedo na evolução dos artrópodes, antes da evolução das pernas articuladas ou do exoesqueleto endurecido.

Olhos sofisticados
Os olhos surpreendentemente sofisticados do Anomalocaris encontram apenas rival nas libélulas modernas, que podem ter até cerca de 28 mil lentes em cada olho, diz Patterson. "As libélulas são conhecidas pela sua visão excepcional", diz ele. As lentes num olho composto podem ser comparadas a pixels no écran do computador, ou seja, quanto mais lentes você tiver, melhor a resolução.
O pequeno tamanho das lentes nos olhos do Anomalocaris sugere que o animal teria vivido em águas bem iluminadas e tinha uma grande vantagem sobre as suas presas. "Do pouco que sabemos sobre os contemporâneos do Anomalocaris, eles ou tinham uma visão bastante pobre ou eram completamente cegos", diz Paterson. Ele diz que a presença do Anomalocaris teria impulsionado o desenvolvimento de adaptações de proteção em animais que eram as suas presas, e, por sua vez, “contra-adaptações” nos predadores.
Paterson espera agora encontrar os restos de outras criaturas do Cambriano na Baía Emu Shale. "Seria ótimo encontrar um híbrido que se parecesse com o Anomalocaris mas que tivesse andando sobre as pernas. Isso seria belo limk que está em falta", diz ele.

Fonte: ABC Science

Pontos de registo do paleoclima apontam para potenciais mudanças climáticas rápidas

Novas pesquisas sobre a história do paleoclima da Terra, efetuadas pelo director do NASA Goddard Institute for Space Studies, James E. Hansen, sugerem um potencial para mudanças rápidas do clima neste século, incluindo elevação do nível do mar de múltiplos metros, se o aquecimento global não for diminuido. Olhando como o clima da Terra respondeu a antigas alterações naturais, Hansen procurou a resposta para uma questão fundamental levantada pela mudança climática em curso causada pelo homem: "Qual é o nível perigoso do aquecimento global?" Alguns líderes internacionais têm sugerido uma meta ao limitar o aquecimento a 2ºC a partir de tempos pré-industriais, a fim de evitar uma mudança catastrófica. Mas Hansen disse numa conferência de imprensa numa reunião da União Geofísica Americana em San Francisco, que o aquecimento de 2ºC levaria a mudanças drásticas, como a perda significativa de gelo na Gronelândia e na Antártida.
Com base no trabalho de análise da temperatura efectuado por Hansen, do Instituto Goddard de Estudos Espaciais, a temperatura da superfície da Terra média global já subiu 0,8ºC desde 1880, e agora está a aquecer à taxa de mais de 0,1ºC em cada década. Este aquecimento é, em grande parte, impulsionado pelos gases de efeito de estufa que aumentaram na atmosfera, principalmente dióxido de carbono, emitido pela queima de combustíveis fósseis em centrais de energia, nos carros e na indústria. No ritmo atual de queima de combustíveis fósseis, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera duplicou desde os tempos pré-industriais até meados deste século. A duplicação do dióxido de carbono provocará um eventual aquecimento de vários graus, disse Hansen.
Numa pesquisa recente, Hansen e o co-autor Makiko Sato, também do Instituto Goddard de Estudos Espaciais, compararam o clima de hoje, o Holoceno, com épocas "interglaciais" anteriores - os períodos em que as calotas polares existiam, mas o mundo não estava coberto por glaciares. Através do estudo de núcleos perfurados tanto de folhas de gelo como de sedimentos oceânicos profundos, Hansen descobriu que a temperatura média global durante o período Eemiano, que começou há cerca de 130.000 anos atrás e durou cerca de 15 mil anos, era menos de 1ºC mais quente que a atual. Se as temperaturas subissem 2ºC acima do nível pré-industrial, a temperatura média global seria muito superior à do Eemiano, quando o nível do mar estava 4-6 metros mais elevado do que hoje, disse Hansen.
"O registo do paleoclima revela um clima mais sensível do que se pensava. Limitar o aquecimento causado pelo homem a 2ºC não é suficiente", disse Hansen. "Seria uma receita para o desastre."
Hansen concentrou grande parte do seu novo trabalho sobre a forma como as regiões polares e em particular as camadas de gelo da Antártida e da Gronelândia vão reagir a um mundo em aquecimento.
2ºC de aquecimento na Terra seria muito mais quente do que durante o Eemiano, e moveria a Terra para condições mais semelhante às do Plioceno, quando o nível do mar estava na faixa de 25 metros mais alto do que hoje, disse Hansen. Ao usar a história do clima da terra para saber mais sobre o nível de sensibilidade que governa a resposta do nosso planeta ao aquecimento de hoje, Hansen disse que o registo do paleoclima sugere que cada grau Celsius de aumento da temperatura global, em última análise equivale a 20 metros de elevação do nível do mar. No entanto, o aumento do nível do mar devido à perda de gelo seria esperado ocorrer ao longo de séculos, e grandes incertezas permanecem na previsão de como é que a perda de gelo vai ocorrer.
Hansen observa que a desintegração de folhas de gelo não será um processo linear. Essa deterioração não-linear já foi vista em lugares vulneráveis, tais como Pine Island Glacier no Oeste da Antártida, onde a taxa de perda de massa de gelo continuou a acelerar durante a última década. Dados da NASA's Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) apontam para uma taxa de perda de massa de gelo na Gronelândia e na Antártica Ocidental, que duplica a cada dez anos. O registo GRACE é muito curto para confirmar isso com grande certeza. No entanto, a tendência nos últimos anos não a descarta, disse Hansen. Esta taxa de perda de gelo contínua poderá causar vários metros de elevação do nível do mar até 2100, disse Hansen.
O gelo e núcleos de sedimentos oceânicos das regiões polares indicam que as temperaturas nos pólos durante as épocas anteriores - quando o nível do mar estava dezenas de metros mais elevado - não estão muito longe das que a Terra pode atingir neste século.
"Nós não temos uma margem substancial entre o clima de hoje e o aquecimento perigoso", disse Hansen. "A Terra está prestes a experimentar fortes feedbacks de ampliação em resposta ao aquecimento global adicional."
Considerações detalhadas sobre um alvo novo do aquecimento e como se chega lá estão para lá do âmbito desta pesquisa, disse Hansen. Mas esta pesquisa é consistente com os resultados anteriores de Hansen, que revelavam que a emissão de dióxido de carbono na atmosfera teria de ser revertida, passando das cerca de 390 partes por milhão na atmosfera de hoje para 350 partes por milhão, a fim de estabilizar o clima a longo prazo. Enquanto os líderes continuam a discutir um quadro de redução de emissões, as emissões globais de dióxido de carbono mantiveram-se ou aumentaram nos últimos anos.
Hansen e outros notaram que as evidências paleoclimáticas revelam um quadro claro do que o clima antes da Terra parecia, mas que usá-lo para prever com precisão como o clima pode mudar em escalas de tempo muito menores em resposta a alterações induzidas pelo homem, ao invés de mudanças climáticas naturais, continua difícil. Mas, Hansen observou, o sistema Terra já está a mostrar sinais de resposta, mesmo nos casos de "feedbacks lentos", tais como mudanças no gelo.
O aumento da libertação de dióxido de carbono de origem humana na atmosfera também apresenta aos cientistas do clima algo que nunca viram no registo dos níveis de dióxido de carbono nos últimos 65 milhões de anos - uma taxa de aumento drástico que torna difícil prever a rapidez com que a Terra vai responder. Nos períodos em que o dióxido de carbono tem aumentado devido a causas naturais, a taxa de crescimento média foi de cerca de 0,0001 partes por milhão por ano - em outras palavras, cem partes por milhão em cada milhão de anos. A queima de combustíveis fósseis está agora a fazer com que as concentrações de dióxido de carbono aumentem em duas partes por milhão por ano.
"Os seres humanos têm sobrecarregado as mudanças naturais e lentas que ocorrem em escalas de tempo geológico", disse Hansen.

Fonte: E! Science News

Feliz Natal!

Desejo a todos os visitantes o EvoluCiência, e aos seguidores em particular, um excelente Natal, com muita paz e alegria! :)

Motor a vapor mais pequeno do mundo tem apenas alguns micrómetros de tamanho

A tecnologia que funciona em larga escala pode causar problemas inesperados em pequena escala. E estes podem ser de natureza fundamental. Isto é porque as leis que prevalecem no micro- e no macro-mundo são diferentes. Apesar das leis diferentes, alguns processos físicos são surpreendentemente semelhantes em ambas as escalas. Clemens Bechinger, professor da Universidade de Stuttgart e investigador no Instituto Max Planck, e o seu colega Valentin Blickle já observaram uma dessas semelhanças.
"Nós desenvolvemos o motor a vapor mais pequeno do mundo, ou para ser mais preciso motor Stirling mais pequeno, e descobrimos que a máquina realmente executa trabalho", diz Clemens Bechinger. "Isto não era necessariamente de se esperar, porque a máquina é tão pequena que o seu movimento é dificultado por processos microscópicos que não têm consequências no mundo macro."
As leis do micromundo fizeram com que os pesquisadores não fossem capazes de construir o pequeno motor de acordo com as proporções de um de tamanho normal. No motor de calor inventado há quase 200 anos por Robert Stirling, um cilindro cheio de gás é aquecido e arrefecido periodicamente para que o gás se expanda e contraia. Isso faz com que um pistão execute um movimento com o qual pode conduzir uma roda, por exemplo.
"Nós diminuímos com sucesso o tamanho das peças essenciais de um motor térmico, como o gás de trabalho e o pistão, para apenas alguns micrómetros e depois montámo-los muma máquina", diz Valentin Blickle. O gás de trabalho na experiência já não consiste num número incontável de moléculas, mas apenas em algo que está contido numa partícula de plástico que mede apenas três micrómetros (um micrómetro corresponde a um milésimo de milímetro), que flutua na água. Uma vez que a partícula colóide é cerca de 10.000 vezes maior do que um átomo, os pesquisadores podem observar o seu movimento diretamente mum microscópio.
Os físicos substituíram o pistão, que se move periodicamente para cima e para baixo num cilindro, por um feixe de laser focalizado cuja intensidade é periodicamente variada. A força óptica do laser limita o movimento da partícula de plástico para um maior e menor grau, tal como a compressão e expansão do gás no cilindro de um motor térmico de grande porte. A partícula, então, trabalha no campo do laser óptico. Para que as contribuições para o trabalho não se anulem mutuamente durante a compressão e expansão, estas devem ter lugar em diferentes temperaturas. Isto é conseguido através do sistema de aquecimento a partir do exterior durante o processo de expansão, assim como a caldeira de uma máquina a vapor. Os pesquisadores substituíram o fogo do carvão de um motor a vapor à moda antiga, por um feixe de laser, que aquece a água de repente, mas também permite arrefecê-la mal esteja desligado.
O facto de que a máquina de Stuttgart apresenta um rendimento baixo deve-se principalmente às moléculas de água que circundam a partícula de plástico. As moléculas de água estão em constante movimento devido à contante mudança na sua temperatura e chocam com a micropartícula. Nestas colisões aleatórias, a partícula de plástico efetua constantemente trocas de energia com o meio envolvente na mesma ordem de grandeza que a micromáquina converte energia em trabalho. "Este efeito significa que a quantidade de energia obtida varia muito de ciclo para ciclo, e ainda pode provocar uma paralisação no caso extremo", explica Valentin Blickle. Uma vez que as máquinas macroscópicas produzem energia com cerca de 20 ordens de magnitude mais elevada, as menores energias da colisão das minúsculas partículas não são importantes.
Os físicos estão admirados porque a máquina converte sempre a mesma energia por ciclo, em média, apesar das diferentes potências, e até apresenta a mesma eficiência que a sua homóloga macroscópica em plena carga. "As nossas experiências fornecem-nos uma visão inicial do balanço energético de uma máquina operando em dimensões microscópicas. Embora a nossa máquina não forneça nenhum trabalho útil por enquanto, não existem obstáculos termodinâmicos, em princípio, que proíbam isso de ocorrer em pequenas dimensões, ", diz Clemens Bechinger. Esta é certamente uma boa notícia para a concepção micromáquinas altamente eficientes.

Fonte: Science Daily

Comportamento estranho: pesquisa mostra como um incrível material encolhe com o calor

A maioria dos materiais dilata quando aquecida. A explicação para este fenómeno reside no fato de que o calor provoca vibração na estrutura atómica, deslocando os átomos para mais longe uns dos outros. No entanto, alguns materiais encolhem ao serem aquecidos. Porquê?
A resposta pode estar vinculada à descoberta de uma equipa de engenheiros do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos EUA. O artigo do estudo, publicado na revista científica “Physical Review Letters” (PRL), explica como o trifluoreto de escândio (ScF3) faz o truque.
O ScF3 possui uma estrutura cristalina relativamente simples, mas com expansão termal negativa – encolhe quando aquecido. Ao estudar este material, a equipa descobriu como é que as vibrações causam o seu encolhimento.
Para entender como o material encolhe, basta imaginar a ligação entre os átomos de escândio e flúor como bolas ligadas por molas, sugerem os pesquisadores. Um átomo de flúor está ligado a dois átomos de escândio em lados opostos. Quando a temperatura é dobrada, os átomos vibram em muitas direções. Mas devido ao arranjo linear da molécula, o flúor (entre os dois átomos de escândio) vibra mais na direção perpendicular da linha. A cada vibração, o flúor puxa os dois átomos de escândio em direção um ao outro. Consequentemente, toda a estrutura do material encolhe.
Segundo Brent Fultz, professor de ciência dos materiais e coautor do artigo com Chen Li, um oscilador quártico quântico quase puro nunca havia sido visto em vibrações atómicas em cristais. Ele explica que muitos materiais possuem um bocado de comportamento quártico, mas as suas tendências quárticas são muito pequenas. No caso do ScF3, este comportamento é muito evidente. “Entender o comportamento do oscilador quártico poderia ajudar os engenheiros a desenvolverem materiais com propriedades termais inusitadas”, diz ele. Materiais que encolhem com o calor são largamente utilizados em engenhos mecânicos de precisão.

Fonte: Ciência Diária