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Teoria de Tudo

por Rafael Garcia

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O buraco negro e sua refeição

Por Rafael Garcia
27/09/12 15:49

Jato de partículas (amarelo) lançado por buraco negro cercado de matéria (Ilustração: A. Broderick/Perimeter I.)

UMA DAS INICIATIVAS mais criativas e ambiciosas da astronomia dos últimos anos, o Event Horizon Telescope, começou a dar a luz de sua graça hoje. O projeto, que tem como objetivo fazer vários radiotelescópios espalhados pelo mundo funcionarem em conjunto, tem como meta final a de conseguir enxergar o buraco negro no centro da Via Láctea.

Para atingir esse objetivo, cientistas estão coordenando esforços em 11 diferentes observatórios pelo mundo, mas apenas três deles (dois na Califórnia e um no Havaí) já estão integrados. Um estudo publicado hoje, baseado em observações feitas com essa dessa configuração parcial do projeto, dá uma ideia do potencial que ele terá quando completo.

Investigando o centro ativo da galáxia M87, a 53 milhões de anos-luz de distância, o Event Horizon Telescope, conseguiu a mais precisa observação até agora da região em torno de um buraco negro gigante. Acredita-se que nossa própria galáxia, a Via Lactea, também tenham um objeto como esses no centro. A gravidade desses monstros cósmicos suga matéria, criando um redemoinho semelhante ao de um ralo absorvendo água. E a força com que a matéria se agrega em torno do buraco negro faz com que ele expulse parte dela emitindo jatos de partículas para fora.

Ao observar com precisão inédita os jatos de partículas no centro de M87, os radiotelescópios do projeto viram que ele é tão pequeno que só um buraco negro poderia estar fornecendo energia para tal. Foi um importante trabalho para confirmação da teoria de como os centros de galáxias ativos emitem seus jatos.

O estudo sobre a observação, liderado por Shep Doeleman, do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), foi publicado hoje pela revista “Science”. O astrônomo mostra que o buraco negro está girando e que a matéria em torno dele gira no mesmo sentido, concentrando energia numa região extremamente pequena, para logo depois emitir o jato de matéria.

A imagem do fenômeno, capturada em ondas de rádio, foi divulgada apenas na forma de gráficos no estudo. Para saber se a observação estava de acordo com a teoria, a equipe fez uma simulação de computador, que produziu um resultado semelhante. Esta é a origem da imagem acima.

A próxima meta do projeto é tentar observar o buraco negro no centro da Via Láctea, onde será possível ver efetivamente seu contorno. Tentei explicar no vídeo abaixo como o projeto vai funcionar.


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A joia de ouro da astronomia

Por Rafael Garcia
25/09/12 08:01

Cientistas do Centro Goddard da Nasa vistoriam espelho do Telescópio Espacial James Webb (Foto: C.Gunn/Nasa)

CIENTISTAS DA NASA já começaram a desempacotar a encomenda que haviam feito à empresa Ball Aerospace, do Colorado: o magnífico espelho que será a peça crucial do Telescópio Espacial James Webb, o sucessor do Hubble.

Os primeiros dois segmentos hexagonais do espelho (de um total de 18) chegaram na semana passada ao Centro Goddard de Vôos Espaciais da Nasa, em Greenbelt, na periferia de Washington, onde o telescópio será montado.

Após ter sofrido um dos estouros de orçamento mais drásticos da história da Nasa (de US$ 1,6 bilhão para 6,5 bilhões), o projeto foi salvo no Congresso dos EUA no ano passado. Os componentes principais do telescópio começaram a se materializar, finalmente, nos últimos meses.

O brilho dourado reluzente do segmento do espelho na foto acima não é só aparência. Feito de berílio, um metal super leve e resistente, ele é polido com precisão nanométrica e revestido de com uma camada de ouro. E não é por luxo. O material foi escolhido por ser bom para refletir radiação infravermelha, a frequência com que a luz das galáxias mais distantes do universo chega aqui na terra.

Após terem se recuperado dos problemas orçamentários, os engenheiros do James Webb correm contra o relógio para conseguir montá-lo até 2015. Isso é necessário para que haja tempo de planejar o lançamento do telescópio, marcado para 2018. A Ball Aerospace prometeu entregar os 16 segmentos restantes do espelho dentro de um ano. Evitar atrasos, agora, significa prevenir mais estouros de orçamento que podem comprometer o projeto.

Em sua forma final, o espelho do Telescópio Espacial James Webb terá 6,5 metros de largura, diâmetro igual a duas vezes e meia o do Hubble. Isso se traduz em uma melhor capacidade para enxergar objetos mais distantes e de brilho mais tênue.

Cientistas do Centro Goddard fabricaram um modelo em tamanho real do telescópio e o colocaram no Porto de Baltimore, em Maryland, também nas imediações da capital dos EUA. Quem passa por lá tem uma sensação real do tamanho do monstrengo que será o James Webb.

Sua arquitetura será bem diferente daquela do Hubble, que guarda seu espelho no fundo de um tubo, como um telescópio manual amador. O espelho do James Webb ficará exposto no vácuo espacial e terá três lonas esticadas para protegê-lo da radiação solar.

A estrutura um pouco deselegante —parece um radar em cima de uma cama elástica— foi a solução que a Nasa arrumou para colocar em órbita um telescópio tão grande. O James Webb vai viajar todo dobrado dentro de um foguete Ariane, e vai se desdobrar sozinho quando chegar ao seu lugar no espaço, a 1,5 milhão de quilômetros de distância da Terra.

O aspecto meio desajeitado do telescópio, porém, será compensado pelas imagens que ele deve retornar: aquelas que mostrarão o primeiro bilhão de anos na história do Universo. Isso, se tudo correr conforme o previsto, é claro.

Modelo em escala real do Telescópio Espacial James Webb no porto de Baltimore (Foto: GSFC/Nasa)

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Chimpanzés, bons de fisionomia

Por Rafael Garcia
21/09/12 08:01

Ilustração: Junião

NA CERIMÔNIA DE ENTREGA do prêmio Ig Nobel, ontem à noite, o primatólogo Frans de Waal foi laureado com o prêmio na categoria “anatomia”. Ele havia descoberto, em 2008, que chimpanzés são capazes de reconhecer uns aos outros por meio de fotografias dos seus traseiros.

Apesar de o Ig Nobel ser uma mera sátira do Nobel, fiquei feliz pela premiação desse estudo. Conheci pessoalmente os macacos usados no experimento, e De Waal ganhou o prêmio pelo estudo ser esdrúxulo e engraçado, não por ser uma peça científica de má qualidade.

Na verdade, o trabalho revelou qualidades cognitivas importantes sobre os primos mais próximos dos humanos, dando pista de como evoluímos nossa capacidade de reconhecer fisionomias.

“Nunca tentaram fazer um experimento similar com humanos”, disse De Waal ao receber o prêmio, fazendo piada com o próprio trabalho. “É meio difícil, porque seria preciso fazer isso apenas com bundas peladas. Nunca saberemos ao certo, mas acho que o estudo é um sinal da superioridade mental dos macacos.”

Quando visitei a colônia de chimpanzés de De Waal, no Centro Nacional Yerkes de Pesquisa em Primatas, na periferia de Atlanta (EUA), a primatóloga Victoria Horner me deixou observar um dos dois grupos desses macacos que a instituição mantém em grandes cercados.

O bando que havia sido usado na pesquisa era liderado por Socrates (“Socko”, para os íntimos), um macho de 25 anos que ficou me encarando de longe quando me aproximei da grade do cercado. Tera, de 15 anos (a mais jovem do grupo), chegou mais perto e tentou cuspir água em mim.

“Chimpanzés são xenófobos”, me explicou Horner. “Eles não gostam de estranhos e costumam agir de um jeito engraçado, sobretudo com cavalheiros de barba.”

Era tudo o que eles precisavam para conquistar minha simpatia.

Horner me contou que todos os onze indivíduos do grupo costumam disputar lugar nos experimentos, que nem sempre acomodavam mais de dois ou três. Eles simplesmente adoram as atividades de ciência, independentemente da recompensa.

No estudo sobre o reconhecimento de traseiros, por exemplo, só seis animais foram necessários. Socko em geral não participa, pois não tem muita afinidade com as telas de computador e aparelhos eletrônicos usados nos experimentos. (O trabalho premiado pelo Ig Nobel usou apenas fotos mostradas num computador, mas Yerkes acabou de receber um monitor “touchscreen” para os macacos poderem interagir com as imagens.)

Mesmo quando não querem usar Socko nas pesquisas, porém, os biólogos precisam inventar um experimento “de mentira” para ele participar. Do contrário, não dá sossego aos pesquisadores e não deixa os outros macacos entrarem na sala de atividades. Após Socko cansar da brincadeira, Horner precisa abrir a porta de entrada do local com cuidado, para evitar que todos os outros macacos entrem querendo participar.

Quem acha incrível os chimpanzés se identificarem pelos traseiros precisa ver a familiaridade que a bióloga tem em reconhecer os animais. A porta da sala de atividades corre de baixo para cima, e quando está entreaberta deixa só uma fresta junto ao chão. É tudo o que ela precisa na hora de decidir qual chimpanzé ela empurra para fora e qual puxa para dentro. “Eu reconheço todos eles pelos pés”, diz.

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Antibióticos e a epidemia de obesidade

Por Rafael Garcia
13/09/12 08:01

A bactéria intestinal H. pylori (Foto: Y. Tsutsumi/CC)

EM CIÊNCIA, ALGUMAS descobertas são tão indesejadas que precisam ser feitas duas vezes para chamarem a atenção. A constatação de que os antibióticos fazem animais ganharem peso é uma delas. Pecuaristas se aproveitam deste fenômeno há décadas para engordar seus rebanhos, mas só agora cientistas investiram esforço em mostrar que o mesmo ocorre com seres humanos.

Em um estudo no periódico “International Journal of Obesity”, Martin Blaser, professor de microbiologia da Universidade de Nova York, compilou dados de vários jovens nascidos na década de 1990, mostrando uma correlação forte entre o uso de antibióticos nos primeiros meses de vida e a obesidade infantil. Outro trabalho recente do médico, na revista “Nature”, mostrou as possíveis causas do fenômeno: em um experimento, esses medicamentos alteraram a comunidade bacteriana no intestino de camundongos, e aqueles micróbios que prevaleceram causaram mudanças no metabolismo.

Descobrir novos efeitos colaterais em antibióticos, claro, é uma coisa a se lamentar. Essas são drogas que salvam vidas de pacientes com tuberculose e outras infecções graves, e sanitaristas já têm de lidar com o grave problema das bactérias que se tornam resistentes a esses medicamentos. Durante anos, porém, os efeitos crônicos do uso dos antibióticos foram subestimados, e a obesidade é um deles. Martin Blaser, que já era conhecido da comunidade científica por descobrir o papel da bactéria H. Pylori no câncer gástrico, foi o principal responsável por alertar para o aumento da gravidade do problema. Em entrevista ao Teoria de Tudo, ele fala sobre a descoberta:

*

TEORIA DE TUDO – O sr. descobriu que os antibióticos mudam a fauna bacteriana intestinal de forma que ela nos põe sob maior risco de nos tornarmos obesos. Por que essa mudança ocorre?

MARTIN BLASER – Fazendeiros já sabem há 60 anos que quando se administra uma dose pequena de antibióticos a um animal, você promove seu crescimento. Isso vale para frangos, gado, porcos, ovelhas, perus e tudo o que existe no meio. Mas saber por que isso ocorre ainda é uma questão em aberto. Esse efeito é verificado com virtualmente qualquer tipo de antibiótico, mas não com antifúngicos e e antivirais. Portanto, sabemos que é realmente algo relacionado a bactérias.
O que nós documentamos agora é que existe uma mudança na composição da população de bactérias e uma mudança no metabolismo delas, de forma que passam a produzir mais ácidos graxos de cadeia curta. [Ácidos graxos são fonte de energia para o organismo e normalmente são armazenados na forma de gordura no corpo.]
Eu não sei por que isso ocorre; apenas observamos ocorrer. Mas a partir disso podemos dizer que os ácidos graxos de cadeia curta saem do intestino para a corrente sanguínea e de lá entram no fígado pela veia porta hepática.
No fígado, esse fornecimento adicional de ácidos graxos resulta na ativação de muitos genes relacionados ao metabolismo, especialmente aqueles relacionados ao armazenamento de energia para formar gordura. Então, descobrimos parte do mecanismo envolvido. Agora, por que essa mudança de composição ocorre? Nós achamos que é por causa dos antibióticos, mas não sabemos ainda por que eles estão selecionado uma população que é mais eficiente em extrair energia de sua comida.

Isso não é uma relação evolutiva direta? Não é uma vantagem para qualquer bactéria conseguir processar alimento mais rápido quando está ameaçada?

Essa é uma boa hipótese, mas é tão boa quanto qualquer outra que já escutamos. Um problema que ocorre é que muitas diferentes classes de antibióticos têm esse efeito. No intestino, as bactérias estão competindo umas contra outras. Nós não verificamos uma redução no número total de bactérias, e sim uma mudança na composição da população. Isso ocorreu sob cada um dos quatro regimes diferentes de medicamentos que usamos, com espectro muito diferente de atividade antibacteriana. Mas não sabemos o mecanismo. Ainda não solucionamos isso.

Qual a relação direta disso com a epidemia de obesidade?

O estudo que publicamos no “International Journal of Obesity” é um trabalho sobre epidemiologia humana. Estudamos na Inglaterra uma coorte de mais de 10 mil crianças que haviam sido inscritas desde o nascimento, nos anos 1990, e as acompanhamos por vários anos para ver os resultados. Nós mostramos que o uso de antibiótico no início da vida era um fator de risco para que elas desenvolvessem sobrepeso. Mostramos uma associação direta. O resultado de nosso estudo com camundongos se encaixa no do nosso estudo com humanos. Um foi uma observação e o outro foi um experimento, mas ambos indicam que exposição a antibióticos no início da vida muda o desenvolvimento do hospedeiro.

Vocês também mostraram que houve mudanças na estrutura óssea dos indivíduos, causando um crescimento extra. Isso tem algo a ver com a obesidade?

Isso é consistente com o fato de que os antibióticos estão mudando o microbioma [o conjunto de micróbios] de modo que este passa a enviar sinais diferentes para o organismo que o hospeda. Essa alteração desencadeia uma cascata de mudanças durante o desenvolvimento.
Essa mudança nos ossos, em princípio, não é um problema. É uma observação. Especulamos que isso seja parte da razão pela qual as pessoas estão ficando mais altas. Nós já confirmamos essa aceleração do desenvolvimento inicial de ossos em alguns trabalhos que apresentamos em congressos acadêmicos, mas ainda estamos preparando uma publicação.
Então, até agora nós já temos evidência de que os antibióticos têm efeitos no fígado, nos ossos e na gordura. Temos também estudos mostrando que a população de linfócitos-T [células do sistema imune] mudou no osso ílio. Isso significa que antibióticos estão tendo grande efeito sobre as populações de células e sobre a ativação de genes no início da vida.

Já se especulou que os problemas causados por antibióticos poderiam ser tratados com os “probióticos”, microorganismos que são benéficos para o corpo. O sr. acha que suas descobertas abrem a porta para isso?

Nós achamos que sim. O único problema é que não sabemos o que são esses probióticos. Eles ainda não foram descobertos. Acreditamos que, no futuro, vamos conseguir prevenir o desencadeamento da obesidade se conseguirmos repor alguns dos organismos que foram perdidos. Mas ainda não sabemos quais são os organismos-chave para fazer isso. Uma vez que saibamos, devemos ser capazes de desenvolver estratégias para repô-los. Quando uma criança tomar um antibiótico, talvez será possível administrar o probiótico junto. O que fizemos até agora, porém, é apenas base para pesquisas futuras.

Seu trabalho levanta algum tipo de preocupação adicional com o uso de antibióticos em pecuária? Os fazendeiros sempre argumentaram que as doses são muito baixas para serem repassadas às pessoas via consumo de carne.

Essa é uma boa questão para a qual também não tenho resposta. Nos Estados Unidos, isso é regulamentado pelo governo, e pecuaristas são obrigados a manter os animais por um período de “lavagem” antes do consumo. Depois de parar de administrar os antibióticos, eles têm de esperar algum tempo antes de poderem vender o animal. Assim, seu organismo tem tempo de expelir as substâncias.
Não sei dizer se os fazendeiros estão efetivamente respeitando essa regra, mas algumas medidas dos resíduos de antibióticos em fluidos [de animais] tem sido feitas como prevenção. É possível que as pessoas estejam recebendo doses extremamente baixas de antibiótico, mas não temos uma resposta para isso.

Vocês fizeram uma parceria com o instituto do biólogo Craig Venter, um dos pioneiros do sequenciamento do genoma humano, para realizar seus últimos estudos. No que ele contribuiu?

Nós fizemos com eles um levantamento usando uma técnica para ler os genes ativados na forma que chamamos de “RNA ribossômico 16S”. É uma técnica que agora está se tornando comum na análise de comunidades microbianas tanto na água do mar quanto no solo, em camundongos ou em pessoas. Não importa se elas são espécies no intestino, na pele, podemos usar a mesma técnica para fazer um censo da população presente.

Qual a principal mensagem dos seus estudos mais recentes aos médicos?

A principal coisa que quero comunicar é que ambos os estudos fornecem evidência de que os antibióticos alteram o desenvolvimento nos estágios iniciais da vida. É um consenso que antibióticos estão sendo usados em excesso hoje. Existe uma crença, porém, de que o pior que pode acontecer são erupções de pele, o intestino solto por alguns dias, ou um pouco de alergia. O senso comum é de que não há consequências de longo prazo no uso de antibióticos, mas nós estamos mostrando que elas podem existir, sim.
No futuro, pais e médicos terão de avaliar com mais cuidado se o uso de antibiótico é realmente necessário. Em muitos e muitos casos ele realmente vai ser necessário, porque a criança pode estar muito doente. Mas em outros muitos casos ele não vai ser necessário. Durante anos, a comunidade médica assumiu que essas drogas potentes não teriam nenhum custo de longo prazo, mas nós estamos sugerindo que elas podem ter.

Em que o sr. está trabalhando agora?

Estive em Manaus algumas semanas atrás, trabalhando em um estudo com pessoas na Amazônia para analisar seus microbiomas. Nós começamos em tribos bastante isoladas e terminamos em uma cidade bastante moderna, de forma que pudemos ver um contínuo entre as pessoas. Apreciei bastante minha estadia no Brasil. Ainda estamos coletando amostras para publicar os dados mais tarde.

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Obama, Romney e os cientistas

Por Rafael Garcia
05/09/12 08:01

Romney e Obama (Fotos: J. Bourg e J. Reed/Reuters)

DURANTE OS OITO ANOS de governo George W. Bush, a imagem do Partido Republicano em meio à comunidade científica dos Estados Unidos sofreu um profundo abalo em razão do desprezo do então presidente pelo papel da ciência na elaboração de políticas públicas. Eu imaginava que agora, na condição de oposição, republicanos tentariam um movimento de reaproximação, pois cientistas são um grupo formador de opinião importante para conseguir votos em meio a parcela liberal mais ao centro do eleitorado. Não foi desta vez, porém.

A revista “Scientific American” publicou ontem um interessante debate virtual entre o candidato republicano à presidência, Mitt  Romney, e o democrata Barack Obama, que busca a reeleição. Os dois ofereceram respostas por escrito a 14 questões elaboradas pelos editores da publicação. Não enxerguei em Romney nem mesmo a tênue mudança de mentalidade que eu esperava ter ocorrido entre os republicanos com relação a assuntos como mudança climática, vigilância sanitária e proteção ambiental.

O material da revista, que presta um serviço extremamente importante, é previsivelmente longo e chato. Em várias questões os dois candidatos (sobretudo o republicano) preferiram  copiar/colar a retórica seus programas de governo a responder diretamente às questões. Ainda assim, foi possível enxergar a despreocupação de Romney em conquistar cientistas.

Para começar, o republicano perdeu a chance de embarcar em um movimento de seu próprio partido que finalmente busca reconhecer o aquecimento global como problema importante. Ele não nega frontalmente as evidências, mas bate na tecla de que “falta consenso científico sobre o tema (…) quanto à extensão do aquecimento, a extensão da contribuição humana, e a severidade dos riscos”. Era o jeito mais educado possível de não decepcionar os negacionistas do aquecimento global sem parecer um maluco que não quer mais enxergar os fatos.

Não que Obama —o homem que liderou o esvaziamento do acordo do clima em Copenhague— tenha se saído muito melhor. Seu discurso em torno do investimento em tecnologias limpas não tem muito respaldo em números, mas pelo menos não se apoia no desprezo ao IPCC, o foro científico criado para discutir o problema.

Outro assunto onde houve uma certa diferença foi a inovação na área de pesquisa médica. Romney acusou Obama três vezes de atrapalhar a FDA (a agência de vigilância sanitária dos EUA). Para ele, a má relação da Casa Branca com o departamento e os critérios rigorosos para aprovação de drogas vão expor o país a pandemias e prejudicar a segurança alimentar. Não respondeu à pergunta da “SciAm” sobre a crescente preocupação do público americano sobre o uso de antibióticos, hormônios e pesticidas em alimentos.

E se Romney pretende seduzir o lobby das indústrias agrária e farmacêutica para sua campanha, o convite está feito. Prometeu que, se vencer, “o FDA vai trabalhar mais próximo à indústria” e “colaborar com cientistas e agências estatais” para criar “políticas sensatas que facilitem a inovação”.

No debate ambiental, Romney diz que a política de Obama para controle da poluição por mercúrio tem um “custo-benefício” ruim, e não passa de uma cartada oculta para prejudicar a indústria de carvão (que emite o poluente no processo de mineração). OK. O sistema de fiscalização de Obama pode ser caro e mal planejado, mas eu me pergunto se um candidato que defende as carvoarias como plataforma de geração de emprego teria interesse em dar um jeito nisso.

Se Obama quer aniquilar a indústria do carvão, porém, o que se sabe é que vai fazê-lo para favorecer o gás natural. É um combustível menos poluente, é verdade, mas está sendo vendido como política de “transição” para a redução de emissões de gases do efeito estufa —um certo contra-senso para um combustível fóssil.

Há outros pontos interessantes do debate, como a questão do orçamento da Nasa, que sofreu cortes. Obama contorna a questão repetindo a promessa de mandar o homem para Marte até 2040 (duas décadas e meia depois de ele deixar a presidência). Romney propõe usar a agência espacial como alavanca de geração de empregos (algo complexo para quem diz querer enxugar o Estado), sem falar em objetivos.

O restante do debate segue num clima um pouco morno, mas está claro que Romney desistiu de tentar se aproximar mais da comunidade científica. Resta saber se isso é algo que vai favorecê-lo ou não. A liderança de Obama nas pesquisas é frágil e a parcela mais conservadora do público —aquela que vê cientistas como militantes numa cruzada pelo ateísmo— pode render votos. (A revista que promoveu o debate, aliás, não tocou no problema do criacionismo e dificuldades similares em educação científica.)

O debate “técnico” mais importante, por fim, —o de como os EUA farão para manter sua produtividade científica em um momento orçamentário difícil— não rendeu muitos insights. Essa é a questão que afeta a todos os cientistas no mundo, inclusive no Brasil, que pegam carona em colaborações internacionais com dinheiro americano e usam dados produzidos pelos EUA (responsável por mais de 20% da produção científica mundial) para fazer pesquisa. Se queríamos vislumbrar o futuro, ficamos sem resposta.

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Brasileiros em Marte

Por Rafael Garcia
03/09/12 07:30

QUANDO ESTIVE NO Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa para acompanhar o pouso do jipe-robô Curiosity em Marte, encontrei dois brasileiros que estão envolvidos na missão: Ramon de Paula, executivo do programa de exploração de Marte, e Nilton Rennó, professor da Universidade de Michigan. Os dois aceitaram meu convite para comentar as imagens da animação que o JPL preparou para simular o projeto. Só agora tive tempo de editar a versão em vídeo da entrevista –gravada meio de improviso– na qual eles explicam algumas das ferramentas do jipe e contam o que cada um deles fez na missão:


Depois daquele dia, conversei também com Jacqueline Lyra, engenheira do JPL que projetou o sistema de controle térmico do jipe. Não tive tempo de incluí-la no vídeo mas aproveitei a conversa em uma reportagem escrita que saiu há duas semanas, caso alguém tenha a curiosidade.

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Receita para uma explosão perfeita

Por Rafael Garcia
29/08/12 14:33

Uma estrela anã branca capturando matéria de uma gigante vermelha (Ilustração: Romano Corradi/IAC)

MUITO SE FALOU recentemente sobre a energia escura, a força que faz o Universo se expandir aceleradamente, atuando contra a gravidade. A descoberta dessa entidade cósmica foi agraciada com o Prêmio Nobel de Física no ano passado, mas a o fenômeno que permitiu identificá-la —um tipo particular de explosão estelar— ainda é mal compreendido. Um grupo de astrofísicos apresentou na semana passada, pela primeira vez, uma evidência direta de como ele ocorre.

O evento em questão tem nome e sobrenome: é a chamada a “supernova tipo 1a”, uma classe de explosão estelar com um comportamento padrão, que permite aos cosmólogos estimar a que distância o evento está de nós, estudando apenas seu brilho. Uma particularidade das supernovas 1a é que elas são extremamente energéticas, e telescópios potentes conseguem detetá-las mesmo quando ocorrem em galáxias a 11 bilhões de anos-luz de distância, quase no limite do Universo visível.

Foi com o avanço da tecnologia óptica que cientistas transformaram as supernovas tipo 1a não apenas em objeto de estudo, mas numa ferramenta para medir as distâncias entre galáxias. Já se sabia medir a velocidade de movimentação das galáxias, e agora era possível relacionar as duas coisas: rapidez e distância. A descoberta da energia escura, feita em 1998, veio da constatação de que galáxias distantes se afastam de nós mais rapidamente que as galáxias próximas. Bingo.

Mas, diante de uma constatação tão incrível, uma lacuna de conhecimento acabou ficando para trás: apesar de as supernovas tipo 1a terem ajudado cosmólogos a enxergar um pouco o destino do Universo, astrofísicos ainda não sabem muito bem o que elas são. E essas explosões, na verdade, não são tão “padronizadas” assim. Às vezes elas sofrem pequenas variações, e isso hoje é uma das coisas que atrapalham a tentativa de aumentar a precisão de medidas cosmológicas.

O pouco que sem tem certeza é que a receita para uma explosão supernova 1a requer as chamadas anãs brancas —uma espécie de “estrela cadáver” que não faz fusão nuclear, como o Sol. Nessas estrelas, o combstível fácil de queimar, o hidrogênio, já se esgotou, e elas emitem apenas uma luz tênue a partir de sua massa compacta. Uma anã branca deixada a sós, porém, não evoluiria de maneira a explodir numa supernova. Ela precisaria ganhar mais massa para isso, e cientistas se perguntam como.

Comparação mostra galáxia antes e depois da supernova PTF 11 Kx (ponto azul indicado) (Imagem: B.J. Fulton)

Uma resposta agora veio da observação de uma supernova a 675 milhões de anos-luz distância, fotografada com os supertelescópios do Observatório Keck, no Havaí, e outros. Foi a primeira evidência “direta” de como uma supernova tipo 1a se originou. O que o Keck registrou foi uma explosão originada de um sistema binário (uma estrela oribitando outra estrela). Neste caso, era uma anã branca com uma gigante vermelha —uma estrela ainda viva, mas com capacidade limitada para fundir hidrogênio. O trabalho está descrito num estudo liderado por Benjamin Dilday, da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, publicado sexta-feira passada na revista “Science”. A explosão, ocorrida em janeiro de 2011, tinha sido catalogada com a sigla PTF 11kx.

Foi uma descoberta estranha para ser a primeira evidência direta de uma supernova tipo 1a, pois outros estudos mais indiretos sugeriam que a receita para produzi-la seria fundir duas anãs brancas entre si. Não havia sinal de hidrogênio sendo espalhado em outras explosões, e se uma gigante vermelha estivesse por trás desses evento, eles deveriam produzir mais desse elemento.

A supernova tipo 1a observada desta vez, porém, foi ainda mais bizarra, pois ocorreu depois de o sistema estelar que a originou já ter passado por outro evento similar —uma explosão do tipo “nova”, mais fraca, que não chega a destruir a estrela. A nuvem de gás espalhada esfericamente pela primeira explosão ainda estava no entorno daquela região, e 58 dias depois de a supernova ser detectada, a onda de impacto da segunda explosão, mais veloz, a alcançou. Literalmente, foi uma explosão explodindo outra explosão.

Segundo o estudo, a anã branca só acumulou massa suficiente porque capturou massa que a gigante vermelha emitia em seu vento solar. Apesar de provavelmente ter sofrido “novas” periodicamente, a cada uma década ou duas, o material que ela perdia nesses eventos era menor que a massa roubada da estrela gigante.

Os traços de hidrogênio que os astrônomos detectaram em todo o processo foram um sinal claro de que a estrela que provocou a detonação da anã branca era mesmo uma gigante vermelha. Dilday, porém, diz que seu trabalho servirá mais para abrir o escopo de estudo das supernovas 1a do que para dar uma receita definitiva de como produzi-las.

“Nós mostramos que as supernovas, um fenômeno que parece ser sempre o mesmo, na verdade pode ter origens diferentes”, disse o cientista em depoimento distribuído pela “Science”. “Qualquer informação adicional que tivermos sobre os sistemas progenitores de supernovas tipo 1a pode nos ajudar a usá-las de modo mais preciso para estudar cosmologia.”

Entender essas explosões, afinal, é a chave para entendermos por que a expansão do Universo está se acelerando. A compreensão da natureza da energia escura, o grande enigma da cosmologia atual, vai requerer uma compreensão melhor de como essas estrelas bizarras, que pouco se assemelham ao nosso Sol, arquitetam sua própria destruição.

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À procura de Neil Armstrong

Por Rafael Garcia
27/08/12 03:52

Visitantes do Museu do Ar e do Espaço, em Washington, e o módulo de comando da Apolo-11 (Fotos: Rafael Garcia)

ONTEM FUI AO MUSEU do Ar e do Espaço, da Instituição Smithsonian, onde está exposto o módulo de comando da missão Apolo-11. Queria observar o movimento dos admiradores de Neil Armstrong, que deveriam estar indo ao local para prestar homenagens ao astronauta, morto no sábado.

Fiquei surpreso com a ausência de qualquer manifestação por parte do público que visitava o museu em Washington. Nenhuma flor, nenhuma vela, nenhuma mensagem, nada foi colocado diante da famosa espaçonave que Armstrong e seus companheiros usaram para voltar à Terra.

O museu estava um pouco mais cheio que o normal, é verdade, mas um dos monitores me explicou: “Quando o verão vai acabando, começa a aparecer mais gente”. Perguntei se a Smithsonian tinha proibido a entrada de flores e velas, achando que ausência de homenagens era por isso. “Não. Não estamos proibindo, mas também não estamos incentivando.”

Fiquei um pouco chocado com a apatia geral. Acho que é porque eu estou ficando velho. Quando Steve Jobs morreu, o que estranhei foi o exagero das homenagens, com gente acendendo vela, rezando e fazendo vigília nas lojas da Apple. Vá lá. Cada um que louve seu ídolo.

Na falta de uma comoção coletiva para presenciar, resolvi dar uma volta pelo museu para rever as relíquias relacionadas da Apollo-11 expostas lá.

 

Além do módulo de comando original, a parte da espaçonave que transportou Neil Armstrong Buzz Aldrin e Michael Collins de volta à Terra, a Nasa cedeu ao Smithsonian uma réplica em escala real do Eagle, o módulo de pouso da aeronave.

 

Cópias “empalhadas” das roupas de Armstrong e Aldrin dão um ar meio anacrônico à exposição, mas é legal vê-las junto à nave para ter uma idéia de escala. Tudo parece muito pequeno e desconfortável.

 

No andar superior do museu, é possível um dos exaustores do foguete Saturno-5, que levava as Apolo ao espaço. (O original tinha cinco iguais ao que aparece inteiro na foto.) É incrível ver o tamanho do trambolho necessário para colocar em órbita uma nave tão pequena.

 

Uma outra pequena relíquia guardada pelo museu é a porta da escotilha do módulo de comando. A parte interna possui tabelas com procedimentos de operação listados para os astronautas.

 

O módulo de comando, em si, foi colocado dentro de uma redoma de acrílico. Quem se aproxima consegue ver dentro dele os assentos, o painel de comando e outros dispositivos.

*

Depois de dar uma volta, comecei a achar que fazia sentido a morte de Armstrong ter provocado menos comoção que a de Jobs. O fabricante de computadores, afinal, teve impacto muito mais direto sobre a vida das pessoas que o astronauta. Admirar a façanha de Armstrong, afinal, é algo que requer mais imaginação. É difícil ter uma sensação clara de quão longe a Lua está da Terra, como é difícil se locomover em órbita, quão arriscado era testar toda aquela tecnologia nova… Enfim, para dizer uma coisa bem pessimista e piegas, acho que o mundo está perdendo a admiração por sonhadores, gente que faz coisa impensável.

Para não dizer que fui ao museu à toa, por fim, saí de lá com uma aquisição. Comprei por US$ 7,99 um exemplar da biografia de Armstrong, “First Man”, do historiador James R. Hansen. A loja de souvenirs da Smithsonian expôs os livros à frente da porta, aproveitando a ocasião para liquidar o restante de seu estoque.

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O profeta e seu livro

Por Rafael Garcia
17/08/12 18:46

O geneticisita George Church em vídeo onde anuncia a criação de seu livro de DNA (Foto: Wyss Institute)

MUITAS PESSOAS FICAM incomodadas com o uso da expressão “Livro da Vida” como referência ao genoma humano. A analogia compara o DNA, uma molécula que carrega unidades de informação genética, com folhas de papel guardando informação na forma de letras impressas.

O desconfortável tom bíblico que a expressão ganhou, porém, não deteve o geneticista George Church, da Universidade Harvard, em sua tentativa de tornar essa comparação uma materialização literal.

Em um estudo publicado hoje na revista “Science”, o cientista apresenta pela primeira vez um livro inteiro codificado na forma de DNA: uma obra escrita, editada na forma de cromossomos, que guardam informação digital. Uma máquina de sequenciamento que decodificar um dos 70 bilhões de “exemplares” que o cientista já fabricou, terá como resposta o texto do próximo livro de Church, em vez da receita para produzir proteínas.

[Em outras palavras, no novo trabalho de Church, as bases A, T, C e G do DNA (as partes da molécula que dão instruções para produzir proteínas) passaram a guardar o código binário digital (os 1 e 0 que estão num arquivo de computador). Basicamente o que foi feito foi uma conversão de arquivos de um formato digital gravado em silício _dentro de um pen drive, por exemplo_ para guardá-lo dentro de uma molécula de DNA, como aquelas que temos dentro de nossas células.]

O cientista e seus colgeas conseguiram inserir em moléculas de DNA uma quandidade de dados sem precedentes: 53 mil palavras, 11 fotografias e um pequeno software JavaScript, totalizando 5,27 MB. Church sugere que o DNA pode ser uma maneira atrativa para armazenar informação onde falta espaço, porque é capaz de concentrar muitos dados em pouco espaço: 1 milhão de GB por milímetro cúbico.

O anúncio da pesquisa, claro, também foi parte da estratégia de marketing para vender o novo livro de Church, cujos exemplares de papel já estão no prelo. A obra também tem título provocador: “Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature And Ourselves” (Regênese: como a biologia sintética vai reinventar a natureza e nós mesmos).

A editora anuncia o livro como uma espécie de profecia sobre como a engenharia genética vai se tornar uma tecnologia onipresente no futuro. Micróbios fabricarão plástico a partir de milho, bactérias com DNA alterado purificarão nosso esgoto, e pessoas poderão ter seu genoma alterado para se tornarem imunes a vírus. Será?

O campo da biologia sintética vem sendo notícia nos últimos dois anos, desde que o biólogo Craig Venter anunciou ter criado pela primeira vez um micróbio artificial em 2010. O invento, na verdade, era uma bactéria que tinha tido todo o seu genoma transplantado de uma outra. Um ano depois, Church conseguiu implantar um genoma significativamente alterado numa bactéria, e hoje seus grupos de pesquisa travam uma corrida por avanços na área. O futuro dirá se a biologia sintética vai se tornar uma tecnologia comum no mundo moderno.

O cientista de Harvard, cuja fama remonta à invenção do método moderno de sequenciamento de DNA com Walter Gilbert (ganhador do Nobel de Medicina), também tem feito previsões bastante otimistas nessa área, que começa agora a ter algum uso na medicina. Church não chega a prometer a vida eterna, mas chega perto. Em entrevista recente à BBC, ele sugere que os avanços médicos alavancados pela genômica personalizada permitirão a uma pessoa viver até 150 anos de idade no futuro.

Profetas da biologia molecular, porém, não são uma novidade, e para isso é interessante ver o que cientistas andavam prevendo na década de 1990.

É justo reconhecer que uma das previsões endossadas por Church naquela época já está se tornando realidade. Ele estimava que a leitura de um genoma se tornaria barata a ponto dos mais abastados poderem pagar por seus genomas pessoais. Hoje, há várias empresas que oferecem sequenciamento de genomas por encomenda por US$ 1.000, um barateamento impensável se comparado ao primeiro sequenciamento do genoma humano, que saiu por US$ 3 milhões bilhões. O mapeamento do genoma de orçamento econômico não é completo, mas ainda assim a queda de custo é impressionante.

A expectativa de Church e de outros cientistas sobre o impacto da genômica pessoal na medicina clínica, porém, provavelmente era um pouco otimista demais. Hoje há testes para muitas doenças genéticas, mas o estudo do papel do DNA em males comuns ainda desafia cientistas. Existem diagnósticos para propensão de alguns tipos de câncer, doenças metabólicas e algumas outras, mas muitos trabalhos de ciência básica na área ainda não puderam ser traduzidos para uso clínico. A genômica pessoal ainda está longe de ser algo onipresente na medicina, mesmo com a queda de preço.

Pessoalmente, eu não condenaria Church por seu otimismo. Apesar do jeito um tanto quanto messiânico que o cientista tem de divulgar seu trabalho, ele é uma figura que inspira uma certa simpatia. É inegável que ele possui ao menos a ousadia para tentar transformar suas previsões e profecias auto-realizadas. Resta saber quão longe a biologia sintética vai chegar efetivamente.

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O altruísmo egoísta

Por Rafael Garcia
14/08/12 09:15

Chimpanzés contemplam sua existência no refúgio de macacos Chimp Haven, na Louisiana (Foto: Mike Souza/CC)

UM DOS GRANDES ENIGMAS no estudo da evolução humana é a tendência que temos de nos indignar com abuso de poder. Por que consideramos correto ajudar os indefesos que sofrem assédio e extorsão por parte dos mais fortes? Por que às vezes alternamos nosso instinto egoísta de sobrevivência por essa índole altruísta? Essa discussão, que ainda está longe de ter consenso entre biólogos e antropólogos, acaba de ganhar uma teoria matemática mostrando como o altruísmo pode surgir de puro egoísmo.

Se a seleção natural beneficia os indivíduos que obtém mais recursos para sobreviver, alimentar-se, reproduzir-se, etc, por que alguns arriscam sua pele para proteger outros mesmo quando não obtém benefício direto? Por que não se concentram apenas em atuar em benefício próprio?

A evolução dá aos seres vivos, claro, incentivos para defender seus descendentes e até mesmo parentes mais distantes. Isso significa, em resumo, garantir a propagação de seus próprios genes –“genes egoístas”, nas palavras do biólogo Richard Dawkins. Mas por que um ser ajudaria um estranho só por sentir pena? Por que, em última instância, desenvolvemos o sentimento de pena?

Em 1962, o zoólogo inglês V.C. Wynne-Edwards propôs a ideia de que a unidade submetida à evolução seria o grupo, e não o indivíduo, criando o conceito de “seleção de grupo”. Essa teoria permitiria explicar a emergência do altruísmo, pois um grupo que coopera entre si seria mais apto a sobreviver do que um grupo sem sinergia. Essa ideia, porém, acabou saindo de moda na década de 1980 após ser atacada por Dawkins e outros biólogos.

O principal defeito da “seleção de grupo” é que ela não explica como os indivíduos que investem esforço em nome do altruísmo se tornam mais propensos a deixar descendentes. Mesmo que o grupo sobreviva para superar outros grupos –para “evoluir” enquanto grupo–, a tendência inata a ajudar o próximo não seria passada à frente, pois o indivíduo que se arriscou para ajudar o grupo não obteve vantagem pessoal com isso.

Uma teoria interessante desenvolvida agora pelo biomatemático Sergey Gavrilets, da Universidade do Tennessee em Knoxville, sugere como contornar esse problema. Em um estudo na edição de hoje da revista “PNAS”, ele mostra como um indivíduo pode obter benefícios pessoais ao evitar que alguém poderoso tome recursos de um fraco (por “recursos”, entende-se principalmente alimento e fêmeas).

Se o indivíduo mais apto à sobrevivência é o que detém mais recursos em comparação a outros, aquele que vai em auxílio dos menos aptos contribui para que a distribuição de recursos no resto de seu grupo seja mais homogênea. Isso diminui a probabilidade de que esse outro indivíduo tirânico o ultrapasse na competição por recursos.

A ideia é relativamente simples, mas esse tipo de interação tem um bocado de complexidade quando se leva em conta o tipo de reação e a evolução de comportamento dos déspotas. Gavrilets, porém, conseguiu desenvolver um modelo matemático completo para explicar como a “síndrome igualitária” –a porpensão de um indivíduo a ajudar um outro contra abuso dos poderosos– evolui. Seu estudo indica que essa tendência  se fortalece com o tempo de evolução, e ainda pode ser “turbinada” por práticas culturais.

Esse fenômeno, porém, só ocorre sob algumas condições. “O efeito é mais forte dentro de grupos pequenos e que tenham hierarquias pre-existentes mais rígidas”, escreve o cientista. “Quanto mais confiável é a avaliação da força [alheia], mais provável é o comportamento de ajuda.”

O contexto social em que a síndrome igualitária pode ter evoluído é bastante similar àquele em que vivem alguns tipos de macaco, diz Gavrilets. Possivelmente os ancestrais humanos que começaram a moldar nosso comportamento milhões de anos atrás também eram grupos pequenos com hierarquias rígidas. O tipo humano de altruísmo já foi observado em chimpanzés, nosso primos-primatas mais próximos, e é plausível que uma inteligência maior contribua para fortalecer o efeito da síndrome igualitária.

O que chama à atenção no estudo de Gavrilets é que, se sobreviver ao debate científico no futuro, sua implicação deve ir além do conhecimento sobre a evolução em si. A síndrome igualitária, afinal, é apenas um nome técnico para explicar alguns valores cristãos que fazem parte de nossa percepção inata de justiça. Essa perspectiva humanista não depende de religião, claro, mas a biologia ainda não sabe explicar de maneira completa a origem dos nossos valores morais.

“Identificar a dinâmica dos instintos sociais igualitários controlados pela genética e suas raízes evolutivas é um passo necessário para compreendermos melhor a origem do senso de certo e errado que é único aos humanos”, afirma Gavrilets.

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