Fonte hidrotermal no Ártico anima busca por vida extraterrestre e por ouro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/12/2022

O que parecia ser apenas mais uma fonte hidrotermal está mudando o que os geólogos pensavam sobre depósitos metálicos no fundo do mar.
[Imagem: Christopher R. German et al. - 10.1038/s41467-022-34014-0]

Fonte hidrotermal

Quando uma expedição oceanográfica descobriu uma fonte hidrotermal em um sistema conhecido como Aurora, no Oceano Ártico, em 2014, eles não perceberam imediatamente toda a importância da sua descoberta.

"Embora encontrar qualquer abertura no Oceano Ártico tenha sido algo inédito, achamos que o que havíamos encontrado era um dos tipos menos interessantes de fonte hidrotermal que existem," conta Chris German, da Instituição Oceanográfica Woods Hole, nos EUA. "Voltamos para casa da expedição pensando: 'Ok, encontramos uma fonte hidrotermal no Ártico. Isso é ótimo, mas se você tirar a cobertura de gelo, é apenas mais uma fonte'."

No entanto, após uma análise mais aprofundada e uma expedição de acompanhamento no fundo do vale da fenda Gakkel Ridge no Oceano Ártico, em 2019, os pesquisadores agora acreditam que a descoberta é muito significativa, e com impactos que vão da mineração à busca por vida extraterrestre.

"Nossas descobertas têm implicações para o resfriamento ultralento das cristas, para as distribuições globais de minerais marinhos e para a diversidade de configurações geológicas que podem hospedar síntese orgânica abiótica pertinente à busca de vida além da Terra," escreveu a equipe em seu artigo.

A lua joviana Europa será o primeiro alvo na busca por vida extraterrestre.
[Imagem: NASA/JPL-Caltech/SETI]

Mineração e vida extraterrestre

No caso da mineração, a descoberta amplia substancialmente as estimativas dos depósitos minerais existentes no fundo do mar, sobretudo aqueles ricos em metais como cobre e ouro, e todos aqueles que já vêm associados com eles nas minas em terras secas.

As observações feitas no local do respiradouro indicam que os tipos de depósitos minerais que seriam economicamente viáveis no futuro podem ser muito abundantes ao longo de metade das cristas oceânicas do mundo, ao contrário dos que os cientistas acreditavam. Até agora, os geólogos supunham que esses pequenos sistemas vulcânicos não poderiam sustentar a circulação hidrotérmica por tempo suficiente para cultivar esses grandes depósitos minerais.

Mas German está entusiasmado mesmo é com a busca por vida fora da Terra.

"A parte principal do que descobrimos é que é uma fonte sob um oceano coberto de gelo, que também é um ótimo lugar para estudar a síntese orgânica relevante para a origem da vida e a busca por vida além da Terra," disse ele. "A combinação de estudo da geologia do fundo do mar com a química da coluna de água sobrejacente foi o que nos deu insights muito peculiares deste local de fonte hidrotermal e revelou que ele tem essas qualidades especiais."

Esse respiradouro vulcânico tem tudo para se tornar um laboratório natural para a preparação de missões para explorar as luas Europa, de Júpiter, e Encélado, de Saturno, além de outros corpos do Sistema Solar com oceanos subterrâneos, que podem fornecer condições de habitabilidade para a vida, acentuou German.

• Robô aquático começa a treinar para procurar vida em oceanos alienígenas

Bibliografia:

Artigo: Volcanically hosted venting with indications of ultramafic influence at Aurora hydrothermal field on Gakkel Ridge
Autores: Christopher R. German, Eoghan P. Reeves, Andreas Türke, Alexander Diehl, Elmar Albers, Wolfgang Bach, Autun Purser, Sofia P. Ramalho, Stefano Suman, Christian Mertens, Maren Walter, Eva Ramirez-Llodra, Vera Schlindwein, Stefan Bünz, Antje Boetius 
Revista: Nature Communications
Vol.: 13, Article number: 6517
DOI: 10.1038/s41467-022-34014-0

Umidade acima dos oceanos pode ser fonte inesgotável de água potável

 

Umidade acima dos oceanos pode ser fonte inesgotável de água potável

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/12/2022

O sistema de condensação do vapor de água é uma tecnologia bem conhecida.
[Imagem: Afeefa Rahman et al. - 10.1038/s41598-022-24314-2]

Vapor de água doce

Os oceanos não nos disponibilizam água potável, e as tecnologias de dessalinização ainda são caras e energeticamente ineficientes.

Mas pode haver uma forma de suprir todas as necessidades humanas de água doce lá mesmo nos oceanos.

Acontece que, logo acima de todos os oceanos da Terra, existe uma camada de água doce na forma de vapor de água - tudo o que precisamos é de uma técnica para capturar essa água de maneira economicamente viável.

E um trio de pesquisadores da Universidade de Illinois, nos EUA, acredita ter a solução para isso.

A proposta consiste em construir estruturas no oceano - flutuantes, ancoradas ou fixas, como as plataformas de petróleo - para capturar a umidade na camada logo acima da superfície do mar.

A equipe fez análises atmosféricas e econômicas usando estruturas hipotéticas de 210 metros de largura por 100 metros de altura, instaladas ao longo da costa.

A conclusão é que o rendimento hídrico estimado das estruturas poderia fornecer água doce para grandes centros populacionais de modo economicamente vantajoso no caso de várias regiões que já apresentam escassez de água.

"As atuais regiões com escassez de água provavelmente ficarão ainda mais secas no futuro, agravando o problema," disse a professora Francina Dominguez, citando as estimativas das mudanças climáticas. "E, infelizmente, as pessoas continuam se mudando para áreas com escassez de água."

A equipe calcula que a técnica já seria economicamente viável em várias regiões do mundo.
[Imagem: Afeefa Rahman et al. - 10.1038/s41598-022-24314-2]

Condensando a umidade

A ideia consiste em capturar o vapor de água da atmosfera logo acima da superfície do oceano e transportar o ar carregado de umidade para a terra próxima, onde sua condensação pode fornecer água doce.

A captura da água pode utilizar um sistema comum de compressor/condensador, como os usados em sistemas de ar-condicionado.

"Em essência, nossa abordagem imita o processo físico natural do ciclo hidrológico, pelo qual a umidade evaporada do oceano é transportada para o interior, esfria e condensa para então cair na superfície terrestre como chuva, exceto que propomos projetar o caminho através do qual a umidade evaporada se move, controlando assim o local onde a água é disponibilizada através da condensação controlada," explicou a equipe.

Os pesquisadores afirmam que esta é uma das características mais interessantes da solução que eles propõem: Ela funciona seguindo o ciclo natural da água, fugindo das tradicionais propostas de geoengenharia, que podem ter largos efeitos colaterais negativos, como o aumento das secas.

"A diferença é que podemos orientar para onde vai a água evaporada do oceano," reforçou Dominguez.

Bibliografia:

Artigo: Increasing freshwater supply to sustainably address global water security at scale
Autores: Afeefa Rahman, Praveen Kumar, Francina Dominguez 
Revista: Nature Scientific Reports
Vol.: 12, Article number: 20262
DOI: 10.1038/s41598-022-24314-2

 

Insensibilidade inesperada das nuvens diminui previsões do aquecimento global

 

Insensibilidade inesperada das nuvens diminui previsões do aquecimento global

Com informações da Universidade de Hamburgo - 06/12/2022

Os dados não bateram com as teorias que estão incorporadas nos modelos climáticos usados hoje.
[Imagem: Raphaela Vogel et al. - 10.1038/s41586-022-05364-y]

Papel das nuvens no clima

Pesquisadores do Laboratório de Meteorologia Dinâmica de Paris (França) e do Instituto Max Planck de Meteorologia (Alemanha) analisaram dados observacionais inéditos, que eles e outras equipes coletaram, das nuvens cúmulos, as mais comuns e variadas, como as que as crianças gostam de comparar com o formato de animais.

Surpreendentemente, a análise revelou que a contribuição dessas nuvens tão comuns para o aquecimento climático deve ser reavaliada, uma vez que os dados não coincidem com o papel que lhes é atribuído nos modelos climáticos.

E isso significa que previsões catastróficas para as mudanças climáticas são muito menos plausíveis do que os cientistas têm considerado.

"As nuvens de ventos alísios [nuvens cúmulos] influenciam o sistema climático em todo o mundo, mas os dados demonstram um comportamento diferente do que se supunha anteriormente. Consequentemente, um aumento extremo nas temperaturas da Terra é menos provável do que se pensava. Embora esse aspecto seja muito importante para projetar com mais precisão cenários climáticos futuros, isso definitivamente não significa que podemos recuar na proteção do clima," disse a professora Raphaela Vogel, membro da equipe.

A teoria atual

Até agora, muitos modelos climáticos têm mostrado uma grande redução nas nuvens cúmulos, o que significaria que grande parte de sua função de resfriamento seria perdida e, consequentemente, a atmosfera aqueceria ainda mais.

Os novos dados observacionais mostram que isso provavelmente nunca ocorrerá.

O que é certo é que, à medida que o aquecimento global avança, mais água na superfície do oceano evapora e a umidade perto da base das nuvens cúmulos aumenta.

Em contraste, as massas de ar na parte superior das nuvens são muito secas e tornam-se apenas ligeiramente úmidas. Isso produz uma diferença substancial na umidade acima e abaixo da nuvem. Na atmosfera, essa diferença se dissipa quando as massas de ar se misturam.

A hipótese aceita até agora pelos cientistas estabelecia o seguinte: O ar mais seco é transportado para baixo, fazendo com que as gotas das nuvens evaporem mais rapidamente e tornando mais provável que as nuvens se dissipem.

Você sabia que os raios cósmicos influenciam a formação das nuvens?
[Imagem: CERN]

O que os dados dizem

Os novos dados contam outra história.

As observações revelaram que uma mistura mais intensa não torna as camadas inferiores mais secas e nem faz com que as nuvens se dissipem; em vez disso, os dados mostram que a cobertura de nuvens na verdade aumenta com o aumento da mistura vertical.

Se as nuvens têm um efeito de resfriamento ou de aquecimento depende de sua altitude. Com uma altitude máxima de dois a três quilômetros, as nuvens cúmulos na verdade são comparativamente baixas, refletindo a luz solar e resfriando a atmosfera nesse processo. Em contraste, nuvens mais altas amplificam o efeito estufa, aquecendo o clima.

"Essa é uma boa notícia, porque significa que as nuvens dos ventos alísios são muito menos sensíveis ao aquecimento global do que se supõe há muito tempo," disse Vogel. "Com nossas novas observações e descobertas, nós agora podemos testar diretamente o quão realista os modelos climáticos retratam a ocorrência de nuvens de ventos alísios. A esse respeito, uma nova geração de modelos climáticos de alta resolução, que possam simular a dinâmica das nuvens ao redor do globo em escalas abaixo de um quilômetro, são particularmente promissoras. Graças a elas, as projeções futuras serão mais precisas e confiáveis."

Esses novos dados observacionais oferecem a primeira quantificação robusta de quão pronunciada é a mistura vertical e como isso afeta a umidade e a cobertura de nuvens como um todo. Ou seja, são os primeiros dados observacionais sobre um processo essencial para a compreensão das mudanças climáticas.

Os nanossatélites prometem baratear a coleta de dados sobre as nuvens e o clima em geral.
[Imagem: Vanderlei Martins]

Por que é difícil

Como os cientistas não sabiam disso antes? É que não é tão simples - e nem barato - coletar dados sobre nuvens.

Na campanha de observações feita que a própria equipe realizou na ilha de Barbados, um avião foi usado para lançar centenas de sondas atmosféricas de uma altitude de nove quilômetros.

À medida que caíam, as sondas coletavam dados atmosféricos sobre temperatura, umidade, pressão e vento.

Enquanto isso, outro avião coletava dados sobre as nuvens em sua base, a uma altitude de 800 metros, e um navio realizava medições na superfície.

A comparação desses dados na vertical criou um banco de dados sem precedentes, que ajudará a entender o papel ainda pouco compreendido das nuvens no sistema climático, e a prever com mais precisão seu papel nas mudanças climáticas.

Bibliografia:

Artigo: Strong cloud-circulation coupling explains weak trade cumulus feedback
Autores: Raphaela Vogel, Anna Lea Albright, Jessica Vial, Geet George, Bjorn Stevens, Sandrine Bony 
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-022-05364-y

 

A Terra tem seu próprio mecanismo regulador de temperatura

 

A Terra tem seu próprio mecanismo regulador de temperatura

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/11/2022

Nosso planeta tem um mecanismo de "feedback estabilizador" que funciona ao longo de centenas de milhares de anos para puxar o clima de volta quando ele sai dos eixos.
[Imagem: Christine Daniloff/MIT/NASA]

Intemperismo de silicato

O clima da Terra passou por muitas grandes mudanças, desde o vulcanismo global até as eras glaciais, algumas induzidas localmente, outras frutos de mudanças dramáticas na radiação solar.

E, no entanto, a vida se manteve sempre florescente ao longo dos últimos 3,7 bilhões de anos.

Um novo estudo encontrou uma explicação para essa incrível resiliência da vida: Nosso planeta natal tem seu próprio mecanismo de "retroalimentação estabilizadora" que atua ao longo de centenas de milhares de anos para puxar o clima de volta quando ele chega ao limite, mantendo as temperaturas globais dentro de uma faixa estável e habitável.

Como ele consegue isso? Por meio de um mecanismo chamado "intemperismo de silicato", um processo geológico pelo qual o intemperismo lento e constante das rochas ricas em silicato envolve reações químicas que, em última análise, retiram o dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera e o direciona para os sedimentos oceânicos, prendendo o gás nas rochas.

Silicatos são rochas consistindo de silício e oxigênio, lembrando que o oxigênio é o elemento mais comum na crosta terrestre, com 47% de sua composição, seguido justamente do silício, que perfaz 28% da massa da crosta.

Os cientistas suspeitam há muito que o intemperismo de silicato desempenha um papel importante na regulação do ciclo de carbono da Terra. E o mecanismo também pode fornecer uma força geologicamente constante para manter o dióxido de carbono - e as temperaturas globais - sob controle.

Mas até agora ninguém havia obtido evidências diretas para a operação contínua desse mecanismo de retroalimentação.

Fenômeno estabilizador

Constantin Arnscheidt e Daniel Rothman, do MIT, basearam seu estudo em dados paleoclimáticos que registram mudanças nas temperaturas médias globais nos últimos 66 milhões de anos. Eles então aplicaram uma análise matemática para ver se os dados revelariam algum padrão característico de fenômenos estabilizadores que pudessem controlar as temperaturas globais em uma escala de tempo geológica.

Eles descobriram que, de fato, os dados mostram um padrão consistente no qual as oscilações de temperatura da Terra são amortecidas em escalas de tempo de centenas de milhares de anos. A duração desse efeito é semelhante às escalas de tempo nas quais o intemperismo de silicato parece operar.

Os resultados são os primeiros a usar dados reais para confirmar a existência de um feedback estabilizador, cujo mecanismo é provavelmente o intemperismo de silicato. Esse feedback estabilizador explicaria como a Terra permaneceu habitável mesmo com os eventos climáticos dramáticos do passado geológico do planeta, diz a dupla.

"Por um lado, isso é bom porque sabemos que o aquecimento global de hoje será cancelado por meio desse feedback estabilizador," disse Arnscheidt. "Mas, por outro lado, levará centenas de milhares de anos para isso acontecer, então não será rápido o suficiente para resolver nossos problemas atuais."

Bibliografia:

Artigo: Presence or absence of stabilizing Earth system feedbacks on different timescales
Autores: Constantin W. Arnscheidt, Daniel H. Rothman
Revista: Science Advances
Vol.: 8, Issue 46
DOI: 10.1126/sciadv.adc9241