Arquivo da categoria: Ciência e Tecnologia

O acontecimento de 2017

Esta época do ano é caracterizada pelo balanço nas diferentes áreas da sociedade, elegendo-se as figuras nacionais e internacionais e os acontecimentos que marcaram o ano. Mais do que uma revisão do que se passou, estas listas deveriam procurar marcar tendências esperadas para o ano seguinte.

Na Ciência, a definição do acontecimento do ano vem com um lastro de importância maior do que em outras áreas porque este evento está na pole position para ganhar um dos Prémio Nobel da área da Ciência no ano seguinte.

A revista Science escolheu para 2017, como acontecimento do ano, a primeira observação da colisão de duas estrelas de neutrões. A colisão das duas estrelas, a 130 milhões de anos-luz, gerou ondas gravitacionais detetadas na Terra. Ondas essas que tinham sido previstas há mais de cem anos pelo físico Albert Einstein, mas foram detetadas diretamente pela primeira vez em 2015 (Prémio Nobel da Física em 2017), quando dois grandes buracos negros (zonas do Universo de onde nada pode escapar, nem mesmo a luz) chocaram.

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Ilustração: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

As estrelas de neutrões são os objetos de grande escala mais densos no universo conhecido. Embora tenham apenas cerca de 30 km de diâmetro, têm uma massa como a totalidade do sistema solar. Usando uma outra imagem, seria como comprimir toda da população humana no volume de um cubo de açúcar. As estrelas de neutrões são assim chamadas porque são quase inteiramente constituídas por partículas subatómicas chamadas neutrões. Normalmente, os átomos contêm neutrões e protões nos seus núcleos. No entanto, quando se formam estrelas de neutrões, a compressão é tal que a matéria se desintegra. Os eletrões e os protões combinam-se para formar mais neutrões, e a estrela torna-se uma bola gigantesca de partículas subatómicas combinadas. As estrelas de neutrões normais têm campos de força magnéticos que chegam a ter 50 mil milhões de vezes mais potência do que um magneto do frigorifico. Por vezes formam-se campos ainda mais potentes, cerca de 100 mil milhões de vezes mais forte, que poderiam desmagnetizar todos os cartões de crédito existente na Terra.

Esta é uma descoberta do tipo dois em um: pela primeira vez, foram detetadas as ondas gravitacionais que se geram na violenta dança cósmica entre duas estrelas de neutrões, e também pela primeira vez, foi captado, com recursos a dezenas de telescópios terrestres e espaciais, o brilho intenso e efémero que se gerou na colisão inevitável que se seguiu. Esta observação permite por um lado confirmar ondas gravitacionais utilizando pela primeira vez a luz (até agora só se tinham confirmado este tipo de ondas nas colisões entre buracos negros), e por outro lado, a verificação de que as colisões de estrelas de neutrões produzem ondas gravitacionais.

Aguardemos até ao início de outubro para verificar se o acontecimento de 2017 vai originar um Nobel.

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Realidade Aumentada

É comum ouvir dizer que cada indivíduo analisa a realidade que o rodeia de acordo com os seus valores. Esta ideia, dando diferentes perspetivas à mesma realidade, levou à criação de uma área tecnológica, em franca expansão, que mistura mundos reais e mundos virtuais. Esta nova tecnologia recebeu o nome de Realidade Aumentada (augmented reality).

A Realidade Aumentada é uma tecnologia, que combina elementos do mundo real com elementos virtuais em 3D, permitindo a interatividade entre objetos (reais e virtuais) em tempo real. Mais especificamente, consiste na sobreposição – realizada por meio de algum dispositivo tecnológico – de objetos virtuais tridimensionais (gerados por computador) num ambiente real. Tem origem num campo específico das ciências da computação, que exploram a integração do mundo real com elementos virtuais ou dados criados por computador.

A realidade aumentada combina um software específico, por exemplo o utilizado para desenvolver o jogo, com equipamentos, como câmara digital e GPS. Diversas áreas têm beneficiado com a possibilidade de sobrepor a realidade virtual com o nosso campo de visão destacando-se: o turismo, onde a locais históricos têm adicionando características virtuais às imagens reais: o utilizador pode localizar monumentos históricos, moradas e outros locais; obter informação sobre as distâncias entre o mesmo e os objetos circundantes; reconstrução virtual de edifícios antigos; a ciência; os jogos virtuais, e ainda, a arte, por exemplo, quando o espólio de um museu não pode estar exposto na sua totalidade poder-se-á recorrer à criação de museus virtuais. Um destes caso é o Museu Guggenheim de Bilbao onde foi implementado, pela Siemens IT Solutions and Services, um sistema de realidade aumentada, no qual, os visitantes recebem informações sobre o espaço cultural, as suas exposições e são guiados pelo museu, tendo acesso a informações especiais do edifício

Esta tecnologia exige a existência de apenas três componentes básicos: objeto real com algum tipo de marca de referência, que possibilite a interpretação e criação do objeto virtual; câmara ou dispositivo capaz de captar e transmitir a imagem do objeto real; software capaz de interpretar o sinal transmitido pela câmara ou dispositivo.

Nos últimos anos têm se assistido ao aumento exponencial desta tecnologia para as mais diversas áreas, como sejam a medicina, a marinha mercante, a educação, a bioengenharia, a física ou a geologia. Vejamos alguns exemplos: prospeção em hidrologia, ecologia ou geologia, mostrando informações específicas ou mapas tridimensionais; dispositivos de navegação em diversas situações, como por exemplo carro ou aeronaves, através de visores dotados de realidade aumentada integrados ao capacete do usuário ou apoio a tarefas complexas em cirurgias.

A Realidade Aumentada não deixa de ser o resultado de um caminho tecnológico que, se não fosse por todos avanços que se incorporam nos smartphones e tablets que utilizamos diariamente, este conceito dificilmente teria chegado aos níveis complexos a que chegou.

É comum ouvir dizer que cada indivíduo analisa a realidade que o rodeia de acordo com os seus valores. Esta ideia, dando diferentes perspetivas à mesma realidade, levou à criação de uma área tecnológica, em franca expansão, que mistura mundos reais e mundos virtuais. Esta nova tecnologia recebeu o nome de Realidade Aumentada (augmented reality).

A Realidade Aumentada é uma tecnologia, que combina elementos do mundo real com elementos virtuais em 3D, permitindo a interatividade entre objetos (reais e virtuais) em tempo real. Mais especificamente, consiste na sobreposição – realizada por meio de algum dispositivo tecnológico – de objetos virtuais tridimensionais (gerados por computador) num ambiente real. Tem origem num campo específico das ciências da computação, que exploram a integração do mundo real com elementos virtuais ou dados criados por computador.

A realidade aumentada combina um software específico, por exemplo o utilizado para desenvolver o jogo, com equipamentos, como câmara digital e GPS. Diversas áreas têm beneficiado com a possibilidade de sobrepor a realidade virtual com o nosso campo de visão destacando-se: o turismo, onde a locais históricos têm adicionando características virtuais às imagens reais: o utilizador pode localizar monumentos históricos, moradas e outros locais; obter informação sobre as distâncias entre o mesmo e os objetos circundantes; reconstrução virtual de edifícios antigos; a ciência; os jogos virtuais, e ainda, a arte, por exemplo, quando o espólio de um museu não pode estar exposto na sua totalidade poder-se-á recorrer à criação de museus virtuais. Um destes caso é o Museu Guggenheim de Bilbao onde foi implementado, pela Siemens IT Solutions and Services, um sistema de realidade aumentada, no qual, os visitantes recebem informações sobre o espaço cultural, as suas exposições e são guiados pelo museu, tendo acesso a informações especiais do edifício

Esta tecnologia exige a existência de apenas três componentes básicos: objeto real com algum tipo de marca de referência, que possibilite a interpretação e criação do objeto virtual; câmara ou dispositivo capaz de captar e transmitir a imagem do objeto real; software capaz de interpretar o sinal transmitido pela câmara ou dispositivo.

Nos últimos anos têm se assistido ao aumento exponencial desta tecnologia para as mais diversas áreas, como sejam a medicina, a marinha mercante, a educação, a bioengenharia, a física ou a geologia. Vejamos alguns exemplos: prospeção em hidrologia, ecologia ou geologia, mostrando informações específicas ou mapas tridimensionais; dispositivos de navegação em diversas situações, como por exemplo carro ou aeronaves, através de visores dotados de realidade aumentada integrados ao capacete do usuário ou apoio a tarefas complexas em cirurgias.

A Realidade Aumentada não deixa de ser o resultado de um caminho tecnológico que, se não fosse por todos avanços que se incorporam nos smartphones e tablets que utilizamos diariamente, este conceito dificilmente teria chegado aos níveis complexos a que chegou.

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GIF retirado de http://www.tecnoartenews.com/share/arart-aplicativo-de-realidade-aumentada-da-vida-a-obras-de-arte/

Galeno de Pergamo

 

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A história da ciência médica europeia reúne muitos nomes de destacados cientistas. Sem dúvida, Galeno figura entre os primeiros da lista, pois os seus ensinamentos foram dominantes durante muitíssimo tempo.

Galeno escreveu o Methodo medendi, sobre a arte da cura, que foi o paradigma do mundo médico no decurso de quinze séculos. Entre os seus contributos, a literatura médica menciona o ter descoberto que o funcionamento da voz é controlado pelo cérebro, que a espinal medula comanda os músculos, que o sangue circula pelas artérias, que existem as válvulas do coração e as funções renais, e também demonstrou que a preparação de fármacos devia obedecer a procedimentos rigorosos destinados à sua conservação.

Este médico, nascido em Pérgamo, na Grécia, no ano 130 e, falecido por volta de 216, em Roma, cultivou a sua mente desde muito tenra idade e, uma vez que descobriu a obra de Hipócrates de Cos, nunca a abandonou. A lenda relata que num sonho do pai apareceu o deus da medicina, Asclépio, que vaticinou o destino de Galeno.

No tempo de Marco Aurélio II chegou a integrar o mundo da corte, onde estudou a peste antonina e dissecou animais, pois na Roma antiga não era permitida a dissecação de cadáveres humanos, o que conduziu a ideias um pouco distorcidas. Baseou a sua fisiologia no pensamento aristotélico em relação à natureza e, no de Platão, no que respeita ao princípio regedor da alma, a psyche, formado por três dimensões: uma que se aloja no cérebro, outra no fígado e a terceira no coração.

A partir desse postulado, existem três espíritos, e cada um corresponde a uma classe de alma: o vital, situado na região torácica, tem o coração e os pulmões como principais órgãos e, para o mundo antigo, esse espírito chegava através do sistema arterial, junto com o calor inato do coração, a todo o organismo e determinava a morte ou não de uma pessoa; o vegetativo ou natural, que corresponde aos órgãos da zona abdominal, e o animal, dominante na região cerebral, que influenciava a personalidade e se deslocava para o resto do corpo através dos nervos.

Esta personalidade da ciência médica ganhou popularidade, também, por recorrer a muitas plantas a que atribuía propriedades curativas, para extrair delas as substâncias que lhe serviam para preparar medicamentos. E mais, a estas misturas deve-se a atual denominação “galénica” que alude à ciência da preparação de medicamentos. Para fazermos uma ideia, basta pensar que um preparado de Galeno podia chegar a conter mais de 60 ingredientes. Entre eles, figurava um com pretensão de antídoto para qualquer doença. Este chamava-se teriaga e o ódio figurava entre os seus principais componentes. O curioso é que o mesmo preparado vigorou até ao início do século XIX.

Os princípios, a obra e os medicamentos de Galeno perduraram vários séculos. No Renascimento, as suas bases começaram a ser questionadas a partir das ideias renovadoras do anatomista Vesalio.

Nobel da Medicina e Fisiologia 2017

Três investigadores americanos foram hoje distinguidos com o Nobel de Medicina pelo seu estudo sobre os mecanismos moleculares que determinam os nossos ritmos biológicos.

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Vale a pena ler esta entrevista de Diogo Pimentel é um investigador português na Universidade de Oxford, ao Público. On line aqui.

Fármacos

Entre as virtudes da natureza, existe uma que raramente temos em conta: a sua comprovada capacidade curativa. Os efeitos benéficos das substâncias naturais derivadas de plantas, animais e minerais que nos rodeiam colaboram na tenaz insistência do Homem em resistir às doenças. A medicina, em conjunto com a física, a química e a biologia, conseguiu isolar essas substâncias para elaborar os fármacos e dar solução à dor e, inclusivamente, curar definitivamente uma doença. Por isso, quando nos dói muito a cabeça, estamos muito engripados ou sentimos uma dor abdominal que nos incomoda durante vários dias, o melhor é ir ao médico, que, na maioria das vezes, nos receitará um medicamento.

Quando isso acontece, confiamos que ao adquiri-lo e administra-lo no nosso corpo corrigiremos o estado de doença pelo qual consultámos o profissional. As bases desta confiança recaem nos complexos e extensos estudos prévios que se realizaram com a substância em questão, que certificam a sua segurança e a sua ação.

O desenvolvimento de fármacos compreende múltiplos aspetos onde intervêm cientistas de diferentes especialidades, e implica também vários anos de ensaios até que um médico possa receitá-lo no seu consultório. Em primeiro lugar, é preciso compreender a natureza e as manifestações da doença, entendendo os seus componentes ambientais e genéticas, e verificando se se encontram envolvidas outras entidades tais como os micróbios. Conhecido o fenótipo anormal que se deseja corrigir, é vital estudar como é possível a sua correção, e se para isso é necessário administrar substâncias não produzidas pelo indivíduo. É aqui que surgem os fármacos, esses compostos naturais ou artificiais que colaboram na normalização dos processos metabólicos, que ajudam a reparar tecidos e órgãos, que nos aliviam a dor, aumentam as nossas defesas ou matam os micróbios que nos invadem.

Onde obtê-los ou como produzi-los; como administrá-los; que efeitos benéficos produzem; quais os efeitos negativos; quanto duram os benefícios; são perguntas a que é necessário responder e que guiam as etapas experimentais no desenvolvimento de fármacos.

O ponto de partida da investigação farmacológica é a procura de uma substância que, em princípio, surta o efeito desejado, apesar de algumas das suas propriedades poderem ou inclusivamente deverem ser melhoradas. Os produtos deste tipo descobrem-se por casualidade, por intuição ou mediante uma procura sistemática.

Muitos dos novos caminhos terapêuticos devem-se à casualidade. O desenvolvimento dos diuréticos, por exemplo, sofreu um impulso decisivo ao descobrir-se, por acaso, que um composto de mercúrio com o qual se estava a tratar um paciente afetado por uma doença venérea, quadruplicava e até quintuplicava a secreção de urina.

“Um caso fortuito, pôs nas nossas mãos um preparado no qual descobrimos um efeito antipirético extraordinário.” Por estas palavras, começou um artigo publicado em 1867 na prestigiosa revista Centralblatt fur Klinische Medizin que se intitula “A antifebrina, um novo antipirético.” Nele se descreve qua ao confundir-se, por equívoco, naftalina com acetanilida, se descobriu que esta substância possuía propriedades antipiréticas insuspeitadas. Como é fácil supor, depois desta descoberta, intensificou-se a investigação no campo das substâncias antipiréticas e analgésicas.

Não obstante, em muitas ocasiões, o acaso por si só não vale nada se não está unido à intuição do investigador. A descoberta da penicilina constitui um exemplo típico. Em 1928, o bacteriologista inglês Alexander Fleming observou que num dos recipientes em que cultivou bactérias, se tinham formado também fungos não desejados e que em redor destas colónias apareciam zonas isentas de bactérias. Provavelmente outros investigadores ter-se-iam limitado a deitar fora esse recipiente. Fleming, pelo contrário, intuiu a importância do processo e decidiu identificar essa substância misteriosa produzida pelos fungos que impedia a propagação das bactérias. Foram necessários dezasseis anos de trabalho árduo, até que se conseguisse isolar a forma natural desse composto a que se chamou “penicilina”. Esta descoberta não foi obra de uma só pessoa, mas de muitos investigadores que trabalhavam na Universidade e na indústria farmacêutica.

Ainda que se observe grandes êxitos no passado e no presente da farmacologia, não é possível esquecer que ainda existem muitas doenças para as quais não há uma terapia eficaz.

O corpo humano e o espaço

A exploração espacial sempre despertou no ser humano um interesse muito forte, seja por questões científicas, ideológicas ou políticas. Quando Jules Verne, nas suas ficções, olhou para o Lua como um local que poderia ser conquistado pelo Homem, estava longe de imaginar que umas décadas mais tarde a sua história se iria concretizar. Serve isto para refletir sobre a ideia científica mais arrojada da história da humanidade: colocar um ser humano em Marte.

Um projeto desta dimensão, com este grau de complexidade e com esta dificuldade pode , aos olhos de muitos, ser uma quase utopia, sendo apenas possível no grande ecrã. Acontece que, atualmente, já existe uma variedade de ideias, caminhos e protótipos tecnológicos a serem testados, para dar corpo a este empreendimento cientifico e tecnológico.

Marte é o segundo planeta rochoso mais pequeno e o quarto a contar do Sol. Tem cerca de metade do tamanho da Terra e apresenta uma atmosfera muito fina de dióxido de carbono, calotas polares de gelo e neve carbónica e um sistema meteorológico muito ativo.

Esta aventura de realizar uma viagem a Marte divide-se em dois semi-projetos: primeiro fazer orbitar seres humanos em torno de Marte e em segundo lugar colocar seres humanos na superfície de Marte e construir uma colónia no planeta. Deixando de lado o segundo, porque se trata de objectivo que, se tudo correr e sem sobressaltos, ocorrerá depois da década de 40 deste século, foquemos a atenção no primeiro.

A viagem a Marte tem problemas de um complexidade extrema, a nível tecnológico e para o organismo humano, devido à ausência de gravidade e à exposição prolongada à radiação solar. Ainda que em Hollywood os filmes retratem uma realidade muito distinta, o organismo humano sofre bastante com a permanência prolongada no espaço. Quando falamos de uma permanência prolongada no espaço devemos ter em conta que uma viagem a Marte nunca demoraria menos de 3 anos, dos quais cerca de 500 dias seriam no planeta vermelho, uma vez que as oportunidades de viajar até Marte surgem a cada dois anos, aproximadamente, devido à posição do planeta relativamente à Terra e ao Sol.

A exposição do corpo humano à gravidade zero reflete-se nos ossos, com a perda de 1% de massa óssea por mês. A visão também é afetada, aparentemente porque líquido retido no cérebro pressiona os seus globos oculares. Ora, num cenário como este, os astronautas que pousassem em Marte iriam ter um visão desfocada e ossos quebradiços. Também a radiação representa um perigo, uma vez que durante a viagem os astronautas estariam vulnerareis à radiação proveniente das erupções solares e dos raios cósmicos. Estes últimos podem danificar o ADN e as células cerebrais, o que pode significar que os astronautas podem chegar a Marte menos inteligentes. Por outro lado, a permanência num espaço confinado, como seria a nave, durante um período tão longo poderá trazer problemas comportamentais que não se encontram totalmente estudados.

Por mais complexo e difícil que seja este desafio, cabe a esta geração honrar gerações de navegadores, de exploradores e de astronautas que com o seu empenho, arte, dedicação e sacrifício deram a conhecer novos mundos.

Entre o manto e a crosta

 

No artigo anterior seguimos na pegada de Jules Verne no interior da Terra, hoje continuamos esse percurso fazendo um zoom in nas camadas imediatamente a seguir ao núcleo – o manto e a crosta. O manto é uma camada com 2900 km de espessura formada por rochas mais densas do que a crosta terrestre. A cerca de 670 km de profundidade produz-se a aceleração das ondas sísmicas (as que resultam de movimentos bruscos no foco           de um sismo), e isto permite definir um limite entre o manto superior e o inferior. Trata-se de um fenómeno que é produto de uma alteração da estrutura, que passa de um meio plástico para outro rígido, sendo possível que se mantenha a composição química em geral.

A crosta continental cresceu por uma diferenciação química do manto superior, que se iniciou há 3800 milhões de anos. Na zona superior do manto ocorrem correntes de convenção, semelhante à água quente que ferve numa panela, que se deslocam da porção mais quente (a inferior) para a mais fria (a superior). Estas correntes de convenção são o motor que move as placas da crosta terrestre.

A zona de transição entre a crosta e o manto terrestre tem o nome de descontinuidade de Mohorovcic, tendo sido situada entras as placas da litosfera rígida e a astenosfera plástica. No entanto, estudos recentes indicarão que essa fronteira se encontra, na realidade, mais abaixo, a cerca de 70 km abaixo da crosta oceânica e mais 150 km abaixo da crosta continental, ou seja, em pleno manto superior. Assim, o manto que se situa imediatamente por baixo da crosta é composto por materiais relativamente frios (rondariam os 100ºC) e isto demonstraria que a descontinuidade de Mohorovcic é mais química do que física.

Na zona do manto superior, as velocidades das ondas sísmicas oscilam entre os 8 e os 8,2 km/s. Isto indica que superam as registadas na crosta inferior, que vão dos 6,5 aos 7,8 km/s. Os dados geofísicos demonstram que entre os 50 e os 200 km de profundidade ocorre uma diminuição da velocidade das ondas sísmicas longitudinais (que vibram no sentido da propagação e que são chamadas ondas P) e uma forte atenuação das ondas sísmicas transversais (que vibram no sentido transversal à propagação e são chamadas ondas S). Por isso, esta região é conhecida pelo nome de “zona de baixa velocidade”.

Ali predominam as rochas denominadas peridotitos, que são rochas de textura granulosa formadas usualmente por minerais dos tipos olivina magnésica e piroxena. Embora sejam raras à superfície, afloram em algumas ilhas vulcânicas, em camadas levantadas por via de formação de montanhas.

O manto inferior inicia-se na descontinuidade de Mohorovicic e estende-se até à descontinuidade de Gutenberg, aproximadamente a 2900 km de profundidade, na transição para o núcleo. Está separado da astenosfera pela descontinuidade de Repetti, sendo assim, uma zona essencialmente sólida e de muito baixa plasticidade.

Nesta região, a densidade aumenta de forma linear de 4,6 para 5,5. Vários modelos propostos sugerem também que o manto inferior contém mais ferro do que o manto superior. Além disso, a temperatura varia: passa de 1000 para 3000 ºC e aumenta com a profundidade como consequência da desintegração radioativa. Aumenta também por condução a partir do núcleo externo, devido ao magnetismo terrestre.

Quanto à camada que está imediatamente a seguir ao manto – a crosta terrestre, podemos referir que não é homogénea. Trata-se da camada onde o Homem assenta toda a sua atividade, estando dividida na camada oceânica e na camada continental. A camada oceânica, que está por baixo dos oceanos, tem apenas cerca de 5 km de espessura e é formada por minerais mais pesados do que os da camada continental, que alcança até 65 km de espessura.

Por fim, é de salientar que a crosta continental caracteriza-se por ser composta por rochas ácidas, sedimentos de muito maior espessura e uma maior percentagem de rochas sedimentares e metamórficas. A crosta oceânica, pelo contrário, é formada essencialmente por rochas basálticas, os sedimentos são muito escassos e as rochas metamórficas menos frequentes. Desta forma, a crosta continental  é ligeiramente menos densa do que a oceânica e situa-se acima desta.

Façamos como o professor Lindenbrock e seus sobrinhos, e iniciemos 2015 embrenhados na descoberta do centro da Terra.

O pior dos cenários

O pior dos cenários confirmou-se. O Schiaparelli morreu ao embater em Marte. Os dados recolhidos pela ESA permitem concluir que este módulo desligou os porpulsores antes do previsto, o que provocou um violento impacto na superfície rochosa do planeta.

Agora é analisar os dados, estudar o que correu e preparar nova missão….

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O módulo espacial europeu nas últimas preparações antes da partida para o espaço ESA/B. BETHGE