Ozono com origem verde

Um estudo realizado por um grupo de investigadores da Universidade de Virgínia, nos Estados Unidos e publicado pela Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) em Maio de 2010, conclui que o kudzu (Pueraria montana), uma trepadeira leguminosa da família das ervilheiras e dos feijoeiros, pode contribuir de forma significativa para o aumento dos níveis de ozono na troposfera, principalmente nos meses de Verão.

A figura seguinte apresenta um kudzu “ em flor”, tirada no Japão (Crédito fotográfico: Myia/Wikipedia).

O kudzu, é uma trepadeira originária do Japão e sudeste da China. Foi introduzido nos Estados Unidos nos finais do século XIX como planta ornamental e fonte de forragem (material que serve para alimentação do gado). Também foi utilizada para retardar a erosão de solos agrícolas.

Actualmente o kudzu é considerado uma espécie invasiva particularmente agressiva nos Estados Unidos. Com uma grande capacidade de crescimento (pode crescer quase 20 metros num ano), invade facilmente qualquer tipo de terreno.

A figura seguinte apresenta um campo arborizado, quase todo invadido por kudzo, no Mississípi, Estados Unidos (Crédito fotográfico: Galen Parks Smith /Wikipedia).

Como todas as leguminosas o kudzu contribui para a fixação de azoto no solo. Esta capacidade é um dos factores responsáveis pelo seu crescimento agressivo. Mas este facto torna o kudzu indirectamente responsável pela produção de grandes quantidades de óxidos de azoto.

Para além disso o kudzu produz isopreno, um composto orgânico volátil (ou VOC) utilizado pela planta para protecção contra temperaturas excessivas e contra a acção nociva de espécies reactivas de oxigénio.

A reacção entre os óxidos de azoto (também referidos como NOx) com o isopreno leva à formação de ozono. A formação de ozono a partir destes reagentes é complexa envolvendo pelo menos um ciclo de reacções (ver o esquema da última figura) mas pode ser representada de forma simples, como na figura seguinte (Crédito: Aura/NASA).

O ozono é um gás com um papel extremamente importante na atmosfera. Forma uma camada protectora na estratosfera, a sensivelmente 30 km do solo terrestre que nos protege contra a acção perniciosa dos raios ultra violeta (UV). Mas na atmosfera, o ozono não se encontra apenas na estratosfera. Na troposfera, a camada da atmosfera mais próxima do solo, o ozono pode causar graves problemas de saúde a quem o respire.

Em geral os reagentes precursores do ozono troposférico são produzidos pela actuação humana, como os referidos na figura seguinte (Crédito: EPA). No entanto uma das maiores fontes de isopreno na Terra é natural: este composto orgânico é utilizado por muitas plantas (ver este artigo).

O ozono pode causar irritação dos olhos e é um agente mutagénico (factor físico ou químico que pode alterar o código genético de um indivíduo), podendo provocar cancro. Quando inspirado, o ozono causa irritação das vias respiratórias, dificultando a respiração. Pode também agravar problemas de asma e tornar as pessoas susceptíveis (sensíveis) a doenças respiratórias como a bronquite e a pneumonia. Na verdade exposições repetidas a níveis elevados de ozono podem provocar danos permanentes nos pulmões.

Manuel Lerdau, líder da equipa, refere que o kuzdu poderá ser responsável pelo aumento de até “50 por cento no número de dias de cada ano em que os níveis de ozono excedem o máximo recomendado pela Agencia de Protecção Ambiental [Norte-Americana] (EPA)”, pondo em causa os esforços feitos para a redução de ozono através do controlo de poluição feita pelos automóveis.

Uma última fotografia do kudzo invasor, desta vez uma casa coberto em Georgia, Estados Unidos (Crédito fotográfico: Shane A/Flickr).

Nota: A figura seguinte apresenta, de forma mais detalhada a formação de ozono a partir de óxidos de azoto (NOx) e de compostos orgânicos voláteis (VOCs). Os VOCs também podem dar origem a aerossóis orgânicos (SOA) (Crédito: autor desconhecido).

Histórias que os ovos contam

Um estudo realizado por investigadores do Instituto Max Planck utilizou a técnica de espectroscopia de massa de isótopos estáveis para identificar a estratégia utilizada pelas aves migratórias na produção de ovos: utilização de reservas adquiridas durante a viagem, em locais de paragem, ou utilização directa de nutrientes existentes no próprio local de nidificação.

A figura seguinte é uma fotografia de um pilritos-de-colete (Calidris melanotos), a espécie de ave alvo do estudo, publicado pela revista Journal of Avian Biology em Setembro de 2010 (Crédito fotográfico: Andreas Trepte/Wikipédia).

O estudo leva á conclusão de que a estratégia depende da distância percorrida pelas aves durante a migração. As aves migratórias que percorrem uma distância menor para chegar ao local de nidificação utilizam na produção dos ovos as reservas alimentares adquiridas durante a viagem, enquanto as aves que percorrem uma distância maior utilizam para a produção dos ovos nutrientes obtidos no local de nidificação.

A figura em baixo é o esquema de um ovo de ave. O saco vitalino contem os nutrientes que alimentam a cria enquanto se desenvolve dentro do ovo.

O grupo de investigadores estudou um bando de pilritos-de-colete (C. melanotos), aves migratórias que nidificam na tundra, mas vivem o Inverno mais a Sul, na América do Sul, na Ásia ou até na Austrália. Em locais de nidificação situados no Alasca os investigadores recolheram amostras de sangue, penas e garras (das patas) de pilritos-de-colete fêmeas e dos seus filhotes acabados de nascer. Recolheram também amostras dos locais de nidificação e dos locais de paragem durante a migração das pilritos-de-colete.

Figura de uma cria de pilrito-de-colete (C. melanotos) (Crédito fotográfico: Piedmont Fossil/Flickr).

Os investigadores utilizam a técnica de espectroscopia de massa de isótopos estáveis (de hidrogénio e de carbono 13 ou 13C) para comparar as amostras recolhidas das pilritos-de-colete com as amostras recolhidas dos locais. A constituição de isótopos de um elemento químico numa amostra depende do local onde esta é recolhida. Esta variação é suficiente para poder identificar a origem de uma amostra (ver aqui).

Fotografia de um pilritos-de-colete (C. melanotos), (Crédito fotográfico: Wolfgang Forstmeier).

IUPAC muda massa atómica de 10 elementos!

A revista Pure and Applied Chemistry apresentou a 12 de Dezembro a nova lista de massas atómicas dos elementos químicos recomendada pela IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). A novidade está na forma como é definida a massa atómica de 10 elementos químicos. Em vez de um valor único é referido um intervalo de valores. Os elementos em causa são o azoto, o boro, o carbono, o cloro, o enxofre, o hidrogénio, o lítio, o oxigénio, o silício e o tálio.

A figura em baixo apresenta a representação de elementos químicos numa tabela periódica, seguindo as regras novas da IUPAC. O número de massa do cloro (Cl) é representado por um intervalo, indicando o menor valor “possível” (35,446) e o maior valor “possível” (35,457).

Cada quadrado apresenta informações sobre um elemento químico: nome (em inglês, em cima á esquerda), seguido de símbolo químico, número atómico e massa atómica. O círculo indica o número de isótopos estáveis e a sua abundância relativa. O número de massa de cada isótopo está indicado em volta do círculo. Só é conhecido um isótopo estável para o arsénico e o amerício (Am) não tem isótopos estáveis.

Cada elemento químico é identificado pelo número de protões que possui (número atómico). Por exemplo todos os átomos de hidrogénio têm 1 protão e todos os átomos de carbono têm 6 protões. Os protões situam-se no núcleo atómico, bem no centro do átomo e estão acompanhados por neutrões.

A figura seguinte é uma representação simplificada de um átomo, com os protões (bolas vermelhas) e os neutrões (bolas brancas) no núcleo. Em torno do núcleo movem-se os electrões (bolas azuis) com trajectórias bem menos “certinhas” do que as representadas na figura.

Ao contrário do que acontece com o número de protões, o número de neutrões dos átomos de um elemento pode variar. Por exemplo os átomos de hidrogénio podem ter até 3 neutrões e os átomos de carbono mais estáveis podem ter entre 6 e 8 neutrões.

Até agora o valor de massa atómica de um elemento era calculado tendo em conta a abundância relativa de cada isótopo estável do elemento na Terra. Por exemplo são conhecidos dois isótopos estáveis do carbono, 12C e 13C. O carbono é representado pelo símbolo químico C e o número à esquerda é o número de massa, ou seja a soma de protões e de neutrões do átomo de carbono.

No entanto a “abundância relativa” de cada isótopo estável de um elemento pode variar bastante, conforme a origem da amostra analisada. Por exemplo actualmente é possível determinar a origem de amostras de água, comida e minerais apenas pela análise da “abundância relativa” de isótopos de hidrogénio, carbono, oxigénio e outros elementos. Esta técnica é utilizada, entre outras, pela ciência forense.

São conhecidos actualmente 18 elementos em que a variação da abundância relativa dos isótopos estáveis é suficiente para causar algumas dores de cabeça para os cientistas que necessitam conhecer de forma rigorosa a massa molecular de reagentes comuns num laboratório. Dentro desta lista encontram-se os 10 elementos que foram alvo da “atenção da IUPAC.

A tabela em baixo indica, para cada um dos 10 elementos os valores de massa atómica antigos e novos (Fonte: IUPAC).

O valor novo corresponde a um intervalo de valores. Para cada intervalo o valor à esquerda é o valor mínimo e o valor à direita é o valor máximo. Ambos os valores são calculados tendo em conta a abundância relativa de isótopos em amostras de diversos materiais (rocha, ar, comida, etc.) recolhidas em diferentes locais da Terra.

Notas:
(1) O artigo original da IUPAC publicado pela revista Pure and Applied Chemistry encontra-se aqui.

(2) A IUPAC também alterou o valor de massa atómica do germânio (Ge), de 72,64(1) para 72,63(1)!

A Google comemora o nascimento de Jane Austen!

A Google comemora amanhã, dia 16 de Dezembro, o 235º aniversário do nascimento da escritora inglesa Jane Austen, conhecida principalmente pelos livros Sensibilidade e Bom Senso (1811) e Orgulho e Preconceito (1813).

Jane Austen nasceu a 1775. Iniciou a sua careira literária cedo, escrevendo historias que lia em reuniões familiares. Mas só em 1811 conseguiu editar o seu primeiro livro, Sensibilidade e Bom Senso, utilizando um pseudónimo masculino. Morreu 6 anos depois em 1817.

A figura seguinte é uma adaptação de um retrato de Jane Austen, feito em 1810 pela sua irmã Cassandra Austen (Crédito: Wikipedia).

Foram publicados 6 livros de Austen, dois dos quais apenas após a sua morte. As suas histórias centram-se na vida provinciana da Grã-Bretanha dos finais do século XVIII (antes portanto do famoso período vitoriano). As suas personagens não são particularmente ambiciosas, tendo como objectivo principal um “bom casamento” para si ou para os seus familiares. A definição de “bom casamento” varia de personagem para personagem.

As ambições “limitadas” das personagens de Austen, que se movimentam em locais bucólicos poderão levar à conclusão precipitada que os seus livros são monótonos. Mas Austen descreve muito bem as personagens, as suas qualidades e defeitos.

Austen descreve igualmente bem o ambiente em que as suas personagens se movem, adicionando inclusive um pouco de humor q.b.. Um bom exemplo é a descrição de Bath (uma cidade inglesa famosa na época de Austen pelas suas termas), incluindo a vida social, no livro Persuasão. A figura seguinte é uma fotografia aérea de Bath (crédito: Arpingstone/Wikipedia)

A capacidade descritiva de Austen é louvada pelo escritor Sir Walter Scott (1771 – 1832), contemporâneo e admirador da escritora. Segundo Scott, Austen tem “um toque requintado que torna as coisas comuns ordinárias e personagens interessantes”. O escritor Somerset Maugham (1874 – 1965) referiu Austen tinha “o dom mais precioso que um novelista pode possuir”, manter o leitor interessado na narrativa.

A personagem preferida de Jane Austen era Elizabeth Bennet, a personagem feminina principal do livro Orgulho e Preconceito. Todos os livros de Austen foram adaptados para (séries de) televisão, filmes ou ambos.

Os lagos da Terra estão a aquecer

Um estudo feito por Philipp Schneider e Simon Hook, dois investigadores da Jet Propulsion Laboratory, NASA, revela que a temperatura média da água dos lagos da Terra tem aumentado nos últimos 25 anos (1985-2009). O estudo, publicado esta semana na revista Geophysical Research Letters, baseia-se no estudo de imagens de satélite obtidas pela NOAA e pela ESA.

Para o estudo foram escolhidas massas de água interiores (lagos ou pântanos) com uma área superior a 500 km2, como por exemplo o Lago Tahoe, situada na fronteira entre a Califórnia e o Nevada, Estados Unidos. Os lagos escolhidos situam-se longe da linha de costa marítima, porque a proximidade do mar influencia a temperatura da água dos lagos.

A figura seguinte é uma fotografia da baia Esmeralda, no lago Tahoe (Crédito fotográfico: NASA-JPL).

As imagens de satélite foram tiradas com câmaras de infravermelho, o que permite determinar directamente a temperatura dos lagos. A figura em baixo é uma fotografia de satélite tirada com uma câmara de infravermelhos, a 25 de Setembro de 2002. Nela são visíveis lagos da Califórnia e Nevada, nos Estados Unidos, incluindo o lago Tahoe (Crédito fotográfico: NASA-JPL).

Foram escolhidas imagens recolhidas no Verão (Julho a Setembro para os lagos do hemisfério Norte e Janeiro a Março para os lagos do hemisfério Sul) porque no Inverno a probabilidade de os lagos estarem cobertos por nuvens é maior e a superfície de lagos situados a maiores latitudes pode gelar.

O aumento médio de temperatura das águas de lagos é de 0,049 ºC por ano (correspondente a um aumento médio de 1,125 ºC nos últimos 25 anos). No entanto alguns lagos sofreram aumentos de temperatura de 0,100 ºC por ano (correspondente a um aumento médio de 2,50 ºC nos últimos 25 anos). Conforme se pode observar no esquema em baixo os lagos com maior aumento de temperatura situam-se no hemisfério norte. Os lagos situados no Equador e no hemisfério Sul parecem ser menos afectados. (Crédito: NASA/JPL-Caltech).

Os resultados apresentados por Schneider e Hook no artigo agora publicado estão de acordo com as alterações esperadas provocadas pelo aquecimento local. O aumento de temperatura média da água dos lagos pode provocar o crescimento explosivo de algas produtoras de toxinas ou favorecer o estabelecimento de espécies não nativas, que se tornam espécies invasoras (ver aqui). Ambas as situações podem gerar alterações profundas no ecossistema tanto a nível do lago, como também a nível dos animais terrestres que se alimentam no lago.

Uma bicicleta ainda mais amiga do ambiente!

Um dos grandes problemas das grandes cidades de países em desenvolvimento é o tratamento de esgotos, especialmente os esgotos que resultam das fossas septicas (vulgo latrinas) situadas em bairros-da-lata. As ruas destes bairros são em geral demasiado pequenas para permitir a passagem de veículos de recolha deste tipo de esgotos. Os esgotos são recolhidos à mão ou até libertados directamente (sem tratamento) na rua.

O sistema de recolha dos esgotos de fossas sépticas, para além de arcaico, é uma fonte de doenças como a cólera e a disenteria e também de pragas. Nate Sharp, designer a viver em Boston, EUA, desenvolveu um método para recolha deste tipo de esgoto, uma bomba de vácuo movida a pedais de bicicleta. (Crédito fotográfico: Nate Sharp, University of Cambridge).

Como se pode ver pela fotografia a bomba é montada directamente na bicicleta. A bomba é constituída por uma mangueira, uma bomba de vácuo e um balde. O sistema funciona de uma forma simples: o tubo é inserido na fossa sanitária a esvaziar, o ciclista pedala na bicicleta para accionar a bomba de vácuo e esta bomba suga o conteúdo da fossa para dentro do balde.

Sharp espera testar esta bicicleta especial em Fevereiro de 2011, nos bairros de uma de duas grandes cidades africanas Dar es Salaam na Tanzânia ou Nairobi no Quénia. A bicicleta, incluindo a bomba, custa menos de $ 200, e pode ser adquirida por um habitante local que recorra a um micro-crédito.

Os esgotos das fossas sépticas recolhidos por estas bicicletas especiais podem ser utilizados como matéria-prima para a produção de biogás e fertilizantes. Segundo Sharp o investimento de $ 200 nesta bicicleta paga-se em 2 meses.

(Adaptado de um texto escrito por Helen Knight, para a revista New Scientist)

Hartley 2 a 3 dimensões!!!

Crédito fotográfico: NASA/JPL-Caltech/UMD/Brown.

Se tiver uns óculos 3-D dos antigos, com lentes de cores diferentes e gosta de cometas, então esta imagem vem mesmo a calhar. Necessita “apenas” de uns óculos azul-vermelho, em que a lente vermelha fica em frente ao olho esquerdo.

Esta imagem 3-D mostra todo o núcleo de Hartley 2, ejectando jactos e uma nuvem de partículas de gelo, que se estima terem um tamanho que varia entre uma bola de golfe e uma bola de basquetebol. Os círculos que rodeiam o cometa indicam a localização de partículas de gelo.

As imagens usadas para fazer esta imagem 3-D foram obtidos a 4 de Novembro de 2010, o dia em que sonda Deep Impact (missão EPOXI) fez sua maior aproximação com a imagem Hartley 2.

O cometa Hartley 2 foi descoberto em 1986 pelo astrónomo Malcolm Hartley. A sua trajectória em torno do Sol tem um período de 6 anos e 168 dias, pelo que pertence à família dos planetas de Júpiter (planetas com períodos com menos de 20 anos). O estudo feito pela Deep Impact permitiu determinar o tamanho real do Hartley, 2 km de comprimento e 0,40 km de largura, e o seu período de rotação, sensivelmente 18 horas.

Poeira sem água!

A passagem da sonda espacial Deep Impact pelo pequeno cometa Hartley 2, a 4 de Novembro deste ano, trouxe milhares de fotografias e muita informação, que ainda está a ser processada. Mas é possível confirmar já que é o dióxido de carbono, e não a água, que é responsável pela ejecção de poeiras neste cometa.

A figura seguinte mostra uma fotografia tirada pela sonda Deep Impact ao cometa Hartley 2. A zona mais brilhante corresponde à área onde estão a ser libertados gases e poeiras (Crédito: NASA/JPL-Caltech/UMD).

Á medida que o cometa se aproxima do Sol o dióxido de carbono da superfície sublima, passando directamente do estado sólido para gás, arrastando consigo poeiras. A figura seguinte apresenta três fotografias diferentes tiradas pela Deep Impact ao cometa Hartley 2 (Crédito: NASA/JPL-Caltech/UMD).

A primeira fotografia identifica a água, a segunda o dióxido de carbono e a terceira identifica as poeiras presentes no cometa Hartley 2. As duas últimas figuras (dióxido de carbono é poeiras) são semelhantes, e diferentes da primeira (água), levando à conclusão que as poeiras são libertadas da superfície do cometa em conjunto com o dióxido de carbono.

Será necessário estudar outros cometas para saber se é possível generalizar a descoberta feita no Hartley 2 a outros cometas. O estudo do cometa Tempel 1 em 2005, a missão inicial da Deep Impact, revelou que a zona mais activa deste cometa na libertação de gases e poeiras era rica em dióxido de carbono, mas não foi conclusiva.

A figura seguinte mostra cinco cometas estudados por sondas espaciais (Crédito: NASA).

O cometa Hartley 2 foi descoberto em 1986 pelo astrónomo Malcolm Hartley. A sua trajectória em torno do Sol tem um período de 6 anos e 168 dias, pelo que pertence à família dos planetas de Júpiter (planetas com períodos com menos de 20 anos). O estudo feito pela Deep Impact permitiu determinar o tamanho real do Hartley, 2 km de comprimento e 0,40 km de largura, e o seu período de rotação, sensivelmente 18 horas.

O Hartley 2 foi escolhido como objecto de estudo porque, desde a sua descoberta, tem mantido a sua órbita e porque, a 20 de Outubro de 2010, passou a cerca de 17,7 milhões de quilómetros da Terra (cerca de 45 vezes a distância média da Terra à Lua), a passagem mais próxima desde a descoberta do cometa.

A Deep Impact atingiu a distância mínima ao Hartley 2, 700 km, a 4 de Novembro de 2010. Até agora a sonda Deep Impact tirou mais de 2 000 fotografias do Hartley 2. A figura seguinte mostra 5 dessas fotografias. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/UMD).

A utilização da sonda Deep Impact para estudar o cometa Hartley 2 é um dos objectivos do projecto EPOXI, que coordena elementos da NASA, e Universidade de Maryland.

Google comemora o 160º aniversário de Robert Louis Stevenson

A Google comemora hoje o 160º aniversário de Robert Louis Stevenson, escritor escocês. Os seus livros mais famosos são A Ilha do Tesouro (1883) e O Estranho caso de Dr. Jekyll e Mr. Hyde (1886).

O logótipo comemorativo da Google inspira-se no livro A Ilha do Tesouro. Stevenson escreveu este livro tendo como ponte de partida o mapa de uma ilha imaginária do enteado, Lloyd Osborne.

Stevenson nasceu em 1850, em Edimburgo, onde passou os seus primeiros anos de vida. Os seus pais queriam que estudasse engenharia, para seguir a profissão do pai. No entanto Stevenson cedo revelou gosto pela escrita e acabou por se formar em Direito, a pedido dos pais. Nunca exerceu a profissão de advogado.

Uma das pessoas que mais incentivou e apoiou Stevenson na escrita foi a sua mulher, Fanny Osbourne. Stevenson conheceu Fanny em França em 1876. Na altura Fanny era casada com outro homem, pelo que a sua relação levantou algum escândalo. Fanny acabou por conseguir o divórcio e casou-se com Stevenson em 1880. Lloyd Osborne, filho do primeiro casamento de Fanny escreveu pelo menos duas novelas com Stevenson.

Fotografia de Fanny, cerca de 1880 (Crédito: Wikipedia)

Stevenson considerava-se um “contador de histórias”, significado do nome samoano que adoptou, Tusitala. E publicou obras em géneros literários muito variados, da poesia à ensaios, passando pelo teatro. Também escreveu novelas, romances e pequenos contos, entre outros.

Em finais da década de 1880, a conselho do seu médico, Stevenson deslocou-se para a região da Oceânia. Em 1890 compra Vailima, uma propriedade na ilha de Upolu, Samoa. Envolve-se de forma empenhada na política local, chegando a escrever um documento polémico, A Footnote to History, onde defende que as autoridades (europeias) locais eram incompetentes (a lidar com a Guerra civil entre samoanos que decorria na época).

Fotografia de Vailima. Ao fundo é visível o monte Vaea (Crédito fotográfico: CloudSurfer/Wikipedia)

Setenson morreu em 1894, em Vailima, muito possivelmente vítima de uma hemorragia cerebral. Foi enterrado no topo do monte Vaea, de onde se pode ver Vailima.

P.S.: Thomas Stevenson, pai de Robert Louis Stevenson, era engenheiro e foi responsável por vários projectos de construção de faróis ao longo da acidentada costa da Escócia, alguns sobre pequenas ilhas rochosas. A figura seguinte é do farol de Eilean Bàn, projectado por Thomas e David Stevenson. Este farol foi construído em 1857 e funcionou até 1993. Crédito fotográfico: Trevor Wright.

A Google comemora a descoberta dos raios X

A Google comemora o 115º aniversário da descoberta dos raios X pelo físico alemão Wilihelm Konrad Röntgen (1845-1923).

Röntgen contou que, a 8 de Novembro de 1895, se encontrava a trabalhar no seu laboratório com um tubo de descarga de raios catódicos para testar a hipótese de os raios catódicos serem ondas electromagnéticas (luz). Como a experiência exigia que o laboratório estivesse as escuras, Röntgen verificou que uma placa de papel colocada perto do tubo emitia luz fluorescente.

O lado da placa de papel que “brilhava” estava coberto com uma camada de cianeto de bromo e platina, um sal que brilha quando iluminado com raios catódicos. Mas Röntgen verificou que o tubo de descarga de raios catódicos não estava directamente apontado para a placa de papel, como teria de estar para a placa poder detectar os raios catódicos. Assim o que é que fazia brilhar a placa de papel?

Röntgen verificou que, desde que colocada até dois metros de distância do tubo de descarga de raios catódicos, a placa brilhava. Mais experiências confirmaram que estes raios misteriosos podiam atravessar livros, blocos de madeira e folhas finas de metal. Blocos de metal, no entanto, não permitiam a passagem fácil dos raios misteriosos.

A figura seguinte é uma fotografia do laboratório de Röntgen (crédito : The Cathode Ray Tube site).

Röntgen chamou a estes raios, raios X, porque nada se sabia sobre eles. Na Alemanha, país de origem de Röntgen, os raios X são ainda referidos como raios de Röntgen.

Röntgen verificava que materiais eram transparentes à passagem de raios X utilizando placas fotográficas, que eram sensíveis a estes raios da mesma forma que são sensíveis à luz solar.

Quando Röntgen se lembrou de expor uma parte do corpo humano aos raios X a sua mulher, Anna Bertha Ludwig Röntgen voluntariou-se. Röntgen fotografou a mão esquerda da sua mulher, obtendo a primeira radiografia (Crédito: NASA).

Na radiografia são visíveis o anel de casamento de Anna Bertha e os ossos da mão. Mas o tecido mole (músculos, vasos sanguíneos, etc.) são transparentes à passagem de Raios X. Este facto tornou as radiografias um importante método de diagnóstico médico. As radiografias foram utilizadas logo na 1ª Guerra Mundial, nomeadamente como método de detecção de balas e estilhaços no interior do corpo de soldados feridos.

Röntgen ganhou o primeiro Prémio Nobel atribuído em Física, em 1901, “em reconhecimento pelos extraordinários serviços que tem prestado pela descoberta dos notáveis raios que levam seu nome”. Actualmente os raios X são utilizados em áreas tão diversas como astrofísica, medicina, sistemas de segurança e detecção de falsificações de pinturas.



P.S.: (1) Röntgen mandou queimar todos os seus cadernos e notas de laboratório após a sua morte, desejo que foi cumprido. Assim, infelizmente, não é possível conhecer melhor a linha de raciocínio que Röntgen seguiu na descoberta e estudo dos raios X.

(2) Curiosamente uma das primeiras áreas onde os raios X foram utilizados foi cristalografia, a área principal de estudo de Röntgen. Por exemplo a estrutura da molécula de DNA foi determinada utilizando a cristalografia de raios X. Mas, após um ano de estudo e divulgação dos misteriosos raios X, Röntgen pô-los de parte.


Nota: fotografia de Wilihelm Konrad Röntgen – Crédito: Nobelprize.org

Parece água… mas não é!

Um artigo publicado pela revista Nature Communications demonstra que, para os morcegos que utilizam a ecolocalização, as superfícies lisas e polidas "são" todas superfícies de água. A figura seguinte e uma fotografia de um morcego-rato grande (Myotis myotis), uma das espécies estudadas, a beber a partir de uma superfície de água (Crédito fotográfico: Dietmar Nill).

Os resultados do estudo indicam que, se tiverem sede, os morcegos tentarão beber água a partir de fontes lisas que, a nível acústico, se comportam como fontes de água, mas que são feitas de metal, plástico ou madeira. Este comportamento é inato (ou seja “nasce” com os próprios morcegos).

O filme seguinte mostra um morcego-de-peluche (Miniopterus scheriebersi) a tentar beber água de uma superfície de metal (Crédito: Stefan Greif & Björn M. Siemers).

Pelo menos 1000 espécies de morcegos utilizam a ecolocalização para se orientarem e para se alimentar. Actualmente é bem conhecida a forma como os morcegos utilizam a ecolocalização para caçar pequenos insectos, mas não se sabe em detalhe de que forma os morcegos utilizam os seus sentidos, incluindo a ecolocalização, para identificar e/ou reconhecer pontos de referência do seu habitat.

A figura seguinte representa de forma simples como “funciona" a ecolocalização (Crédito: College of Life Science/ASU).

O morcego emite um som (sob a forma de pequenos cliques em sequência). Qualquer insecto que se encontre no caminho do som emitido reflecte parte dele, o eco, que é  ouvido pelo morcego.

Os autores do estudo, Stefan Greif e Björn M. Siemers, referem que “corpos de água” naturais, como charcos, lagoas e rios, são importantes para os morcegos não só como pontos de referência mas também como fontes de bebida (água) e locais de caça.

Charcos, lagoas ou rios têm uma importância especial no caso dos morcegos porque apresentam as únicas superfícies naturais que actuam como espelhos para os sons (ondas sonoras), incluindo os emitidos por ecolocalização. O esquema seguinte explica porquê (Crédito: Stefan Greif & Björn M. Siemers/Nature).

No esquema as setas indicam a direcção tomada pelas ondas sonoras emitidas pelo morcego e a linha azul horizontal representa a superfície da água.

Quando os sons emitidos por um morcego atingem uma superfície lisa e polida com as características acústicas da água são todos reflectidos para longe do animal. A única excepção é os sons emitidos com um ângulo de 90º em relação ao morcego (as setas pretas mais finas por debaixo do morcego). Qualquer insecto que se encontre sobre a superfície de água torna-se presa fácil para um morcego que a percorra, porque corresponde ao único eco que o morcego recebe.

A nível acústico várias superfícies horizontais podem comportar-se como uma superfície de água. A figura seguinte mostra a assinatura de eco de uma superfície de água (à esquerda). A figura mostra também o aspecto visual e a assinatura de eco da superfície do metal, da madeira e do plástico utilizados no estudo (S = sinal emitido; E = eco da superfície; G = eco da borda).

Embora estes materiais tenham cor e cheiro diferentes, a sua assinatura de eco é muito parecida (Crédito: Stefan Greif & Björn M. Siemers/Nature - adaptado).

O primeiro conjunto de experiências realizadas por Greif e Siemers apresentado no artigo envolveu 24 animais de 4 espécies (6 animais de cada), todas existentes em Portugal. Os habitats de caça das espécies de morcego escolhidas são diferentes. O morcego-de-peluche (Miniopterus scheriebersi) caça em zonas abertas, com pouco arbustos ou árvores. O morcego-de-água (Myosis daubentoni), como o nome indica, caça em lagoas, lagos ou rios. O morcego-rato grande (Myosis myosis) caça em zonas arborizadas (florestas e suas orlas). O morcego-de-ferradura grande (Rhinolophus ferrumequinum) especializou-se na caça de insectos grandes e é um “primo mais afastado" das outras três espécies.

A figura seguinte é uma fotografia de um morcego-de-água imediatamente após caçar um insecto (Crédito fotográfico: Cornwall – Batgroup).

Para as quatro espécies escolhidas os morcegoss tentaram beber a partir das superfícies lisas, mesmo após terem pousado sobre elas. Os mais persistentes foram o morcego-de-peluche e o morcego-de-água. O metal foi o material mais confundido com uma fonte de água. A madeira foi a menos confundida.

Greif e Siemers repetiram as experiências com juvenis de morcegos-lanudos (Myosis emarginatus), recolhidos com as suas mães ainda antes de aprender a voar. Quando participaram na experiência estes morcegos-lanudos nunca tinham estado perto de uma superfície de água natural, mas ainda assim tentaram beber a partir de uma superfície de metal. Isto provou que este comportamento é inato e não aprendido.

A fotografia seguinte mostra um conjunto de morcegos lanudos abrigados no canto superior de uma sala não habitada (Crédito fotográfico: Miguel Angel).


Finalmente Greif e Siemers repetiram as experiências com morcegos de outras 11 espécies (1 animal por espécie), com resultados muito semelhantes, o que parece indiciar que este comportamento (tentar beber água a partir de superfícies lisas e polidas) é generalizado.

A figura seguinte é uma fotografia de um morcego-orelhudo cinzento, uma das 11 espécies escolhidas (Crédito fotográfico: Miguel Angel).

P.S.: O artigo original encontra-se aqui. Vale a pena lê-lo com atenção: as experiências foram cuidadosamente planeadas e cada conjunto de experiência foi baseado nos resultados obtidos no conjunto de experiência anterior.

Deslizando no fundo profundo do mar

A Universidade de Aberdeen anunciou a 14 de Outubro a descoberta de uma nova espécie de peixe, da família Liparidae, a cerca de 7000 m de profundidade no sudeste do Oceano Pacífico, na fossa abissal de Peru-Chile. Apesar de apresentar um corpo semelhante ao de um girino estes peixes são mais conhecidos pelo nome de “snailfish”, ou peixe caracol.

A figura seguinte apresenta a fotografia desta nova espécie de peixe, tirada a mais de 7000 m de profundidade. O peixe tem um comprimento de cerca de 15 cm. Esta é uma das cerca de 6000 fotografias que foram tiradas com recurso a uma máquina fotográfica especial, adaptada para trabalhar a grande profundidade. (Crédito fotográfico: University of Aberdeen)

A máquina fotográfica carrega consigo isco (pedaços de peixe). O isco é utilizado para atrair os animais que vivem a grande profundidade, visto que muitos são necrófagos (ou seja alimentam-se de animais mortos). Os snailfish alimentam-se de pequenos crustáceos necrófagos.

A descoberta deste peixe desconhecido foi feita por um grupo de biólogos marinhos no âmbito do projecto HADEEP, um projecto iniciado à cerca de 3 anos, que estuda a vida marinha que habita locais a mais de 6000 m de profundidade.

A actividade do projecto HADEEP tem fornecido muita informação nova sobre os ecossistemas existentes a grande profundidade, provando que estes apresentam grande diversidade de espécies. Em 2008 investigadores do HADEEP filmou um conjunto de snailfishs a cerca de 7700 m de profundidade (um excerto deste filme é apresentado no fim do post). Até então nunca tinha sido encontrado nenhum peixe a tão grande profundidade.

Os snailfish agora descobertos na fossa abissal de Peru-Chile são de uma espécie diferente da espécie descoberta em 2008. Os resultados do estudo feito pela HADEEP confirmaram uma hipótese defendida pelos biólogos que integram este projecto: a de que os ecossistemas existentes a grande profundidade se encontram suficientemente isolados uns dos outros para que, em cada um, ter evoluído uma espécies diferente de snailfish.

Notas:

(1) O HADEEP é um projecto conjunto de institutos associados às Universidade de Aberdeen (Escócia) e da Universidade de Tóquio e ainda do Nacional Institute of Water and Atmospheric Rechearch (NIWA) da Nova Zelândia. Não consegui encontrar o site oficial do HADEEP.

(2) Uma fossa abissal é uma zona de encontro de placas tectónicas (zona de subducção) que se situam nos oceanos, a grande profundidade (abaixo de 5000 m!). A figura seguinte mostra a fossa abissal de Peru-Chile, situada a cerca de 100 km da costa este do continente sul-americano. (crédito fotográfico: NOAA/wikipedia).

Branqueamento no fundo do mar!

Estudos de investigadores da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) revelam que a taxa de branqueamento dos corais no mar das Caraíbas aumentou nos meses de Agosto e Setembro de 2010. O aumento do branqueamento é uma consequência da temperatura média do mar nessa zona. A temperatura média da água em finais de Setembro era de 32 ºC, quando deveria ser apenas de 28 ºC (quase 9% acima da média). (Credito do esquema: NOAA – adaptado).

O aumento da taxa de branqueamento de corais tem sido bastante visível nas costas do Panamá e da Costa Rica.

Os investigadores da NOAA receiam que os valores de temperatura elevados nos mares das Caraíbas poderão provocar uma situação tão ou mais grave como a que aconteceu nesta zona em 2005. Neste ano mais de 80% dos corais sofreram branqueamento e destes mais de 40% morreram.

Os corais são constituídos por uma estrutura de base (esqueleto) de carbonato de cálcio, construído por organismos de tamanho reduzido, os pólipos de coral. Os pólipos de coral estabelecem uma relação de simbiose (relação em que ambas as espécies beneficiam) com algas fotossintéticas microscópicas, chamadas zooxanthellae.

As algas vivem no interior dos pólipos de coral e fornecem-lhes nutrientes, oxigénio e energia extra (resultante da fotossíntese). Em troca os pólipos também fornecem às algas nutrientes e protecção contra predadores. As algas são responsáveis pela cor dos corais.

Em situações de stress, como é o caso do aumento da temperatura média da água, os pólipos de coral podem terminar a relação de simbiose, expulsando as algas. Sem as algas os corais tornam-se brancos (cor do carbonato de cálcio), e por isso este processo é chamado branqueamento. (Crédito do esquema: AFP).

A figura seguinte mostra um coral a sofrer o processo de branqueamento (Crédito fotográfico: NOAA).

Pormenor da figura anterior, onde é possível distinguir pólipos de coral saudáveis (pontos mais escuros) entre as zonas branqueadas.

O branqueamento por si só, não mata os pólipos de coral, mas torna-os bem mais sensíveis à acção de bactérias e fungos causadores de doenças. A combinação destes dois factores é mortal, como se pode ver na sequência de fotografias da figura seguinte. Um coral saudável (à esquerda) sofre branqueamento seguido de infecção pela “doença da banda preta” (ao centro). A área infectada pela infecção não recupera (à direita).

A morte dos corais devido ao branqueamento tem consequências bastante graves para a biodiversidade dos habitats. Os recifes de coral são a “casa” de um grande número de animais marinhos, incluindo crustáceos e peixes. A morte dos pólipos promove a degradação dos recifes de coral, destruindo este habitat, provocando a fuga ou morte de animais marinhos.

Em geral os recifes de coral conseguem recuperar do processo de branqueamento, se for um acontecimento único, de curta duração e não recorrente. A recuperação dos recifes de corais depende da capacidade de reprodução assexuada dos corais, da sua capacidade para se dispersarem por grandes distâncias e da sua capacidade de reconstrução. Quanto maiores estas capacidades, mais fácil será a recuperação dos recifes de corais.

A recuperação dos recifes de corais também depende da qualidade da água!

Crédito fotográfico: Toby Hudson/wikipedia)

(Os autores das figuras apresentadas poderão não partilhar das opiniões expressas neste blog)


Notas:

(1) O branqueamento dos corais tem sido um dos efeitos mais visíveis do impacto das alterações climáticas devido ao efeito de estufa;

(2) Nos mares das Caraíbas, todos os anos a temperatura média da água e baixada pelas tempestades tropicais que se formam/passam nesta região. Em 2005 (ano de grande mortalidade dos corais devido a branqueamento) a temperatura média do mar manteve-se elevada porque o número de tempestades tropicais na região foi pequeno.

(3) A morte dos pólipos também provoca a libertação de muita matéria orgânica, que torna a água turva. Esta matéria orgânica é consumida por bactérias decompositoras, que leva a uma diminuição drástica da concentração de oxigénio (em certos casos o valor pode chegar perto de zero). Se a concentração de oxigénio for demasiado baixa, os animais não conseguem respirar e morrem ou então deslocam-se para outros locais.