Por que as plantas são verdes?

Com informações da Cordis - 20/06/2022

E gostamos tanto dessa cor que agora queremos tecnologias verdes, energia verde, química verde, nanotecnologia verde e muito mais - e, quem sabe, um pouco de economia azul.
[Imagem: Rajesh Balouria/Pixabay]

Por que a natureza é verde?

Dos gramados às grandes florestas, as plantas na Terra invariavelmente apresentam um aprazível tom esmeralda.

De fato, a cor verde é tão sinônimo de natureza e de meio ambiente que essas palavras e expressões têm sido usadas de forma intercambiável. Muitas vezes nos descrevemos como "pensando verde", "comprando verde" ou querendo uma "vida mais verde".

Mas por que verde e o que podemos aprender com esse fato?

Quem mostra por que vale a pena fazer essa pergunta é o bioquímico Tobias Erb, pesquisador do Instituto Max Planck de Microbiologia Terrestre, na Alemanha.

"A luz solar é uma fonte de energia. Esta luz vem em diferentes sabores, os quais você pode ver em um arco-íris," contextualiza Erb.

Quando as plantas absorvem a luz solar, elas usam principalmente os sabores azul e vermelho da luz solar como energia para fixar o dióxido de carbono (CO2), o processo chamado fotossíntese. O que resta é basicamente o comprimento de onda verde, que a planta dispensa e reflete - e é isso o que vemos.

"A luz azul é mais intensiva em energia e penetra mais profundamente na água, então faria sentido que as primeiras algas e plantas se concentrassem em absorver essa qualidade de luz," disse Erb. Em algum momento - talvez antes, talvez depois - as algas e as plantas ganharam a capacidade de também absorver luz vermelha, de baixa energia, usando um pigmento diferente.

Então, por que o verde foi ignorado?

Porque a evolução se baseia no que já existe e no que funciona, propõe a ciência. Uma vez que os primeiros organismos fotossintéticos desenvolveram a capacidade de absorver a luz azul e vermelha e prosperaram, as plantas subsequentes teriam visto pouco benefício em adicionar um pigmento verde.

A equipe do professor Tobias Erb é líder no campo da fotossíntese artificial.
[Imagem: MPITM]

Plantas mais eficientes energeticamente

Esta compreensão atual da ciência, de por que nosso mundo é verde, pode ter ramificações importantes para o nosso futuro. Na transição para fontes de energia mais sustentáveis, a melhoria da fotossíntese pode desempenhar um papel crítico.

"Minha principal motivação como cientista é entender melhor a fotossíntese - o maior e mais sustentável processo de energia de todos," ressalta Erb. "Por mais de 3 bilhões de anos, algas e plantas usaram a luz solar para fixar o CO2."

A evolução, observa o pesquisador, é um processo lento. A criatividade e a engenhosidade humana podem nos ajudar a encontrar soluções mais rápidas para alguns dos problemas ambientais mais prementes - como redesenhar a fotossíntese para colher mais energia do Sol. Este é um esforço científico colaborativo contínuo, exemplifica Erb, cuja equipe trabalha com fotossíntese artificial.

"Então, sabemos que a grama é verde porque 'chuta' esse espectro de luz," explica ele. "Isso significa que as plantas só fazem uso de parte da luz. E se criássemos um mecanismo pelo qual todo o espectro de luz fosse capturado, o que nos permitiria alimentar a fotossíntese mesmo em baixas intensidades de luz?"

Pistas de como isso pode ser possível foram encontradas nos lugares mais improváveis. Bactérias aquáticas encontradas em profundidades de mais de 100 metros desenvolveram pigmentos e mecanismos elaborados para fotossíntese de fragmentos da luz na escuridão fria do mar profundo.

"Existem soluções, e podemos aprendê-las com a diversidade da natureza, para reconstruir uma fotossíntese mais eficiente no laboratório," assevera Erb.

 

Começa maior busca já feita por sinais de vida extraterrestre

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/01/2023

Impressão artística do telescópio MeerKAT, na África do Sul, escaneando o céu em busca de sinais de inteligência extraterrestre, representados pelos códigos binários.
[Imagem: Danielle Futselaar/Breakthrough Listen/SARAO]

Busca por tecnoassinaturas

Começou a funcionar nesta semana o mais amplo esforço em busca por tecnoassinaturas, sinais emitidos por tecnologia desenvolvida por inteligências extraterrestres.

O esforço, coordenador pelo Observatório de Radioastronomia Sul-Africano (SARAO) está usando o radiotelescópio MeerKAT.

Os astrônomos e engenheiros da equipe Breakthrough Listen (Audição reveladora, em tradução livre) passaram os últimos três anos desenvolvendo e instalando a instrumentação digital mais poderosa já implantada para a busca de assinaturas tecnológicas.

A etapa mais importante consistiu em integrar o equipamento com os sistemas de controle e monitoramento do radiotelescópio, para que ele possa continuar operando normalmente em suas outras observações científicas. Assim, a busca por inteligência extraterrestre funcionará no esquema 24/7 (24 horas por dia, 7 dias por semana), analisando todos os sinais que as antenas captarem, sem qualquer prejuízo para as observações que os outros cientistas estiverem fazendo.

O novo hardware complementa as pesquisas também contínuas já feitas usando os observatórios Green Bank (GBT), nos EUA, Parkes, na Austrália, e vários outros telescópios ao redor do mundo. Contudo, enquanto os programas no GBT e no Parkes envolvem mover esses pratos de mais de mil toneladas para apontar para alvos específicos, o programa no MeerKAT não precisará mover as antenas mecanicamente.

"O MeerKAT consiste em 64 pratos, que podem ver de uma só vez uma área do céu 50 vezes maior do que o GBT consegue ver," explicou Andrew Siemion, coordenador do consórcio. "Um campo de visão tão grande normalmente contém muitas estrelas que são alvos de assinatura tecnológica interessantes. Nosso novo supercomputador nos permite combinar sinais dos 64 pratos para obter varreduras de alta resolução desses alvos com excelente sensibilidade, tudo sem impactar a pesquisa de outros astrônomos que estão usando a matriz," completou.

• Tecnoassinaturas: O que devemos procurar para encontrar civilizações extraterrestres?

Recentemente a NASA propôs uma escala para avaliar a existência de vida extraterrestre.
[Imagem: NASA/Jay Freidlander]

Alvos

A capacidade de escanear 64 alvos simultaneamente dentro do campo de visão principal traz outro ganho essencial para buscas desse tipo: Eliminar sinais de interferência das tecnologias humanas, sobretudo dos satélites artificiais em órbita da Terra.

Um dos primeiros alvos a serem observados pela equipe será o sistema Alfa Centauro, que também é o objetivo de outro esforço, envolvendo enviar uma frota de naves espaciais em miniatura para este que é o sistema mais próximo de nós.

"Estou muito entusiasmado por poder realizar uma busca por assinaturas tecnológicas usando um dos telescópios mais sensíveis do mundo," comentou o Dr. Cherry Ng, membro da equipe. "Levaremos apenas dois anos para pesquisar mais de um milhão de estrelas próximas. O MeerKAT nos fornecerá a capacidade de detectar um transmissor semelhante aos feixes de rádio mais brilhantes da Terra a uma distância de 250 anos-luz em nosso modo de observação de rotina."

Este programa científico em busca de evidências de vida tecnológica no Universo planeja pesquisar um milhão de estrelas próximas, todo o plano galáctico e 100 galáxias próximas, em uma ampla gama de bandas de rádio e ópticas.

 

Aparelho torna água do mar potável usando apenas energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/01/2023

O aparelho é pequeno mesmo, tendo sido projetado para ser montado como cubos de Lego para formar grandes dessalinizadores solares.
[Imagem: Kaijie Yang et al. - 10.1038/s41467-022-34528-7]

Evaporador solar

Em 2018, o professor Qiaoqiang Gan, hoje na Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah, na Arábia Saudita, criou um destilador solar que purifica de 10 a 20 litros de água por dia.

Mas, como sempre parece acontecer com os sistemas de dessalinização da água, havia um problema: Com o tempo, o sal se acumula no material absorvedor, passando a refletir a luz do Sol e diminuindo a eficiência do sistema.

Ele então mudou de estratégia, voltando-se para superfícies hidrofóbicas e técnicas que empregam convecção de fluidos para limitar o acúmulo de minerais.

Agora a equipe anunciou o primeiro grande sucesso dessa nova abordagem: Um dispositivo de destilação solar capaz de purificar água retirada diretamente do Mar Vermelho e até mesmo a salmoura de plantas de osmose reversa, com mais de 10% de salinidade.

A tecnologia oferece o dobro da taxa de produção de água doce dos destiladores solares apresentados até agora - e não perde eficiência com o tempo.

Além de exigir apenas a energia do Sol, este dessalinizador nunca entope de sal.
[Imagem: Kaijie Yang et al. - 10.1038/s41467-022-34528-7]

Como funciona o evaporador solar

O novo evaporador solar é um cubo de plástico em escala centimétrica contendo várias membranas de fibra de vidro, materiais com malhas muito finas, normalmente usados para filtração.

Uma membrana alinhada horizontalmente e revestida com nanotubos de carbono atua como uma camada de absorção de luz na superfície superior do cubo - trata-se de uma absorção fototermal, e não fotovoltaica. Abaixo dela, uma série de membranas orientadas verticalmente, ou "pontes de transferência de massa", separam o absorvedor solar da água salgada que entra no sistema.

Essas pontes contêm microcanais hidrofílicos que absorvem a água do mar até a camada solar superior, onde ela é destilada em vapor. Quando o acúmulo de sal atinge um limite, os mesmos microcanais transportam a salmoura de volta para a água do mar devido à ação capilar dos gradientes de concentração.

As pontes elevadas, por sua vez, permitem que o calor condutivo que ocorre durante o refluxo do sal flua para o destilador solar, melhorando a eficiência da evaporação. "Outros evaporadores podem realizar boa rejeição de sal, mas com um processo de refluxo curto, há muita perda de energia térmica e isso afeta as taxas de geração de água," disse Kaijie Yang, que projetou o novo evaporador.

Preparando para comercialização

Testes realizados em ambientes internos e em estações de campo ao ar livre revelaram que o destilador solar pode atender às necessidades diárias de água de duas pessoas, com custos estimados de matéria-prima de US$ 50 por metro quadrado.

"Podemos escalonar para uma arquitetura maior montando muitos cubos juntos," disse Han. "Como este dispositivo oferece operação de longo prazo sem nenhuma manutenção, estamos nos preparando para sua comercialização."

Bibliografia:

Artigo: Three-dimensional open architecture enabling salt-rejection solar evaporators with boosted water production efficiency
Autores: Kaijie Yang, Tingting Pan, Saichao Dang, Qiaoqiang Gan, Yu Han
Revista: Nature Communications
Vol.: 13, Article number: 6653
DOI: 10.1038/s41467-022-34528-7

 

IA encontra oito candidatos a sinais de inteligência extraterrestre

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/01/2023

A IA promete aumentar a velocidade e a precisão na busca por inteligência extraterrestre.
[Imagem: Breakthrough Listen / Danielle Futselaar]

Tecnoassinaturas

O pesquisador Peter Ma, da Universidade de Toronto, no Canadá, não ficou nada satisfeito quando um banco de dados de 150 TB foi descartado pelas ferramentas de análise de dados normalmente usadas para encontrar indícios de fenômenos não-naturais.

Mais especificamente, aqueles dados, referentes a 820 estrelas próximas de nós, foram escaneados em busca de sinais de vida extraterrestre, as chamadas tecnoassinaturas, ou evidências de tecnologia.

Então Ma e seus colegas decidiram desenvolver uma nova ferramenta de análise de dados, baseada em inteligência artificial. A abordagem consistiu em aplicar novas técnicas de aprendizado profundo a um algoritmo de pesquisa tradicional para produzir resultados mais precisos - e, de quebra, fazer isso mais rapidamente.

O novo software encontrou nada menos do que oito sinais de interesse que não haviam sido detectados anteriormente.

A equipe então checou manualmente os dados para confirmar os resultados, e verificou que os novos sinais têm várias características que os tornam merecedores de toda a atenção:

• Os sinais têm banda estreita, o que significa que apresentam uma pequena largura espectral, da ordem de apenas alguns hertz (Hz). Em comparação sinais causados por fenômenos naturais tendem a ser de banda larga.
• Os sinais têm taxas de desvio diferentes de zero, o que significa que, quando plotados em um gráfico, apresentam uma inclinação. Esses picos podem indicar que a origem de um sinal teve alguma aceleração relativa em relação aos nossos receptores, portanto não podem ter-se originado no próprio radiotelescópio.
• Os sinais apareceram em observações da fonte, mas não em observações fora da fonte. Se um sinal se origina de uma fonte celeste específica, ele aparece quando apontamos nosso radiotelescópio para o alvo e desaparece quando o apontamos para outro local. A interferência de rádio humana geralmente ocorre em observações na fonte e fora dela devido à proximidade da fonte.

"Esses resultados ilustram dramaticamente o poder da aplicação de métodos modernos de aprendizado de máquina e visão computacional para desafios de dados em astronomia, resultando em novas detecções e maior desempenho. A aplicação dessas técnicas em escala será transformadora para a ciência da tecnoassinatura de rádio," disse Ma.

• Busca por vida extraterrestre precisa ser levada a sério, dizem cientistas

Gráficos em cascata dos oito sinais de interesse. Cada painel tem largura de 2.800 Hz e os eixos x são referenciados ao centro do trecho onde o sinal se encontra.
[Imagem: SETI Institute]

Estamos sozinhos no universo?

A equipe já está reexaminando esses oito novos alvos de interesse, mas ainda não conseguiu novas detecções de nenhum desses sinais.

Contudo, essa nova abordagem de análise de dados pode permitir que os astrônomos entendam com mais eficácia os dados que coletam e ajam mais rapidamente para reexaminar os alvos, não deixando que vários anos se passem sem que uma fonte potencial seja novamente observada.

"Estamos ampliando esse esforço de busca para um milhão de estrelas hoje com o telescópio MeerKAT, e iremos além. Acreditamos que um trabalho como esse ajudará a acelerar a taxa com que podemos fazer descobertas em nosso grande esforço para responder à pergunta 'Estamos sozinhos no universo?'," concluiu Ma.

• Começa maior busca já feita por sinais de vida extraterrestre

Bibliografia:

Artigo: A deep-learning search for technosignatures from 820 nearby stars
Autores: Peter Xiangyuan Ma, Cherry Ng, Leandro Rizk, Steve Croft, Andrew P. V. Siemion, Bryan Brzycki, Daniel Czech, Jamie Drew, Vishal Gajjar, John Hoang, Howard Isaacson, Matt Lebofsky, David MacMahon
Revista: Nature Astronomy
DOI: 10.1038/s41550-022-01872-z

 

Cientistas propõem lançar poeira da Lua no espaço para resfriar a Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/02/2023

Se der errado, talvez possamos pensar em um gigantesco aspirador de pó espacial para pegar a poeira de volta.
[Imagem: Ben Bromley/University of Utah]

Geoengenharia espacial

Cientistas adeptos da geoengenharia estão levando para a escala cósmica os planos para tentar reverter o aquecimento global diminuindo a incidência dos raios solares sobre a Terra.

Eles estão propondo capturar o fino e poeirento solo lunar, chamado regolito, e usá-lo para lançar uma nuvem de poeira em um ponto de equilíbrio gravitacional entre a Terra e o Sol.

Isto geraria um efeito de sombreamento que causaria uma queda na temperatura da Terra, garantem Benjamin Bromley e colegas do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica e da Universidade de Utah, nos EUA.

Depois de estudar diferentes propriedades das partículas de poeira, as quantidades de poeira necessárias e as órbitas que seriam mais adequadas para sombrear a Terra, dois cenários emergiram como mais promissores para levar a ideia a cabo.

• Climatologistas lançam manifesto contra a geoengenharia

No primeiro cenário, os cientistas propõem a criação de uma plataforma espacial carregada de poeira no ponto Lagrange L1, o ponto mais próximo entre a Terra e o Sol onde as forças gravitacionais são equilibradas - objetos em pontos de Lagrange tendem a ficar ao longo de um caminho entre os dois corpos celestes; o Telescópio Espacial James Webb, por exemplo, está localizado no L2, um ponto de Lagrange no lado oposto da Terra.

Uma nuvem de poeira liberada pela nave nessa região ficaria estável o suficiente para sombrear a Terra, diminuindo a incidência dos raios solares e baixando a temperatura do planeta.

• Geoengenharia pioraria o clima e não poderia ser interrompida

No segundo cenário, os cientistas propõem disparar poeira lunar de uma plataforma na superfície da Lua em direção ao Sol. Eles concluíram que as propriedades inerentes da poeira lunar são perfeitas para funcionar efetivamente como um protetor solar. As simulações testaram como a poeira lunar se espalhou ao longo de vários cursos até encontrar trajetórias voltadas para L1 que serviriam como um protetor solar eficaz.

• Geoengenharia seria "irracional e irresponsável"

A equipe prefere esta última solução, argumentando que seria muito mais fácil lançar poeira da Lua do que da Terra, devido à gravidade. E, na Lua, há bastante poeira disponível.

E, segundo eles, a radiação do Sol dispersa naturalmente as partículas de poeira por todo o Sistema Solar, o que significa que o protetor solar seria temporário e as partículas não cairiam na Terra - embora o tempo em que as coisas acontecem na escala do Sistema Solar seja bem diferente no tempo considerado na escala humana.

• Geoengenharia não seria solução para mudanças climáticas

Felizmente, os próprios autores admitem que a realização do seu plano iria requerer um custo e esforço astronômicos. Logo, é de se esperar que a ideia também se transforme em poeira e seja esquecida em algum ponto onde nem a gravidade se incomoda com ela.

• Geoengenharia pode amplificar efeitos do aquecimento global
• Bibliografia:
  
  Artigo: Dust as a solar shield
  Autores: Benjamin C. Bromley, Sameer H. Khan, Scott J. Kenyon
  Revista: PLOS Climate
  DOI: 10.1371/journal.pclm.0000133