Como idéias simples podem levar a descobertas científicas

Muitas vezes idéias simples são a fagulha para grandes coisas, seja para descobertas científicas, seja para impulsionar um sentido para a vida.

Nesta apresentação da TED Ed, Adam Savage, do programa MYthbusters (Caçadores de Mitos) fala sobre dois exemplos espetaculares de descobertas científicas que nasceram de perguntas intrigantes e criativas qualquer um poderia ter feito: o cálculo da circunferência da Terra em torno de 200 aC por Eratóstenes e a medição de Hippolyte Fizeau da velocidade da luz em 1849.

Observação: Você pode escolher a legenda do vídeo pelo botão 'Captions'

Vídeo mostra pela primeira vez a Lua orbitando a Terra

A NASA divulgou um vídeo em que, pela primeira vez, pode-se ver a Lua orbitando a Terra. Além disso pode-se ver no vídeo a Terra em seu movimento de rotação.



Esta visão única foi possível graças a passagem da espaçonave Juno, próximo a órbita da Terra, em 9 de Outubro de 2013.

A missão principal da espaçonave Juno é chegar a Júpiter em Julho de 2016. Para isto ela usou um efeito de "catapulta". Este efeito é obtido aproveitando-se a gravidade dos planetas.

Ao passar "de raspão" pela órbita da terra a espaçonave ganha maior velocidade e pode chegar mais rapidamente e com menos gasto de combustível ao seu destino final.

Vários instrumentos estavam ligados durante esta passagem pela Terra, incluindo o Advancedo Stellar Compass (ASC).

Originalmente designado para localizar estrelas com brilho fraco, o ASC capturou estas imagens de baixa resolução do sistema Terra-Lua durante seu último encontro com sua casa.

Mais informações podem ser obtidas no site da nasa http://www.nasa.gov/juno

Odisséia Espacial - Série de ficção da BBC sobre exploração espacial

A exploração espacial é algo que atrai e encanta muitas pessoas. Há algum tempo atrás mesmo a criançada tinha o sonho de ser 'astronauta' (agora é ser jogador de futebol).

Mas para aqueles que ainda se encantam com o espaço e as aventuras pelas quais os humanos já vivenciaram e que vivenciarão no futuro, indico uma mini-série espetacular chamada "Odisséia Espacial" produzida pela BBC.

Esta série é uma mistura de documentário 'falso' com ficção científica, mas não tão ficcional. Na verdade a série é baseada em conceitos reais de exploração espacial. Ela nos mostra que, com a tecnologia que temos hoje, poderíamos 'passear' pelo sistema solar em um período de aproximadamente 6 anos.

Mas outro aspecto que fica claro na série é o fato de nós, seres humanos, sermos extremamente delicados no sentido da fragilidade do corpo. Sem a atmosfera da terra nos protegendo estamos expostos a inúmeros eventos cósmicos como, por exemplo, a radiação, o que pode ser fatal durante uma longa viagem.

Abaixo estão os dois capítulos da série. Boa diversão!

Colonizando o Espaço - Já é possível chegar a Marte?

Com as recentes descobertas de outros planetas fora de nosso sistema solar, através da melhora nas técnicas de busca e novos satélites de exploração, os pesquisadores e entusiastas da exploração espacial ficaram empolgados com as possibilidades.

Cada vez mais percebemos que a existência de outros planetas, o que a pouco tempo atrás era visto com escárnio, se mostra relativamente comum.

A recente queda de um meteorito na Rússia também fez pensar sobre nosso próprio futuro na terra. Será que poderemos suportar as ameaças vindas do espaço? Não seria inteligente preservar a vida humana espalhando-a pelo espaço, pois se a terra for ameaçada de alguma forma teríamos alguma chance, pensando-se em termos de humanidade?

Existem inúmeros desafios técnicos para que a exploração e colonização espacial tomem um rumo definitivo.

A primeira delas é que para chegar em outros planetas necessitamos de uma fonte de energia extremamente eficiente. Depois existem os problemas de tempo de viagem, logística, suporte a vida, questões psicológicas e etc. Além disto temos a questão da habitabilidade destes novos planetas descobertos. Nossa tecnologia ainda não é capaz de verificar as condições exatas dos planetas, sua atmosfera e etc. O que sabemos deles são dados superficiais como sua massa e volume, distância para a estrela que orbita, se são rochosos ou gasosos, se estão em uma região do espaço que poderia ser habitável.

Mas pensar em chegar a estes planetas ainda é impensável para nós, porém algumas pessoas e agências já trabalham com algo mais palpável: a ida do homem a Marte.

O documentário abaixo da THC mostra como a NASA e alguns pesquisadores estão pensando as futuras viagens para Marte, suas dificuldades técnicas, desafios e possibilidades.

É interessante salientar que, segundo especialistas, já é possível com a nossa tecnologia chegar lá, bastando apenas vontade para isto, já que estamos muito mais próximos, hoje, de ir a Marte do que o homem estava nos anos 60 de chegar a Lua.

Precisamos da Lua?

Quando pensamos no espaço, no universo, geralmente o que nos vem à cabeça são estrelas, buracos negros, galáxias, busca por vida em outros planetas e etc. mas nos esquecemos de algo que está bem aqui, do nosso lado e que, se não fosse por ela, é provável que a vida como a conhecemos aqui na terra não poderia existir.

A Lua!

Apesar de estarmos em uma "região boa" para a vida dentro do sistema solar (e na própria galáxia), por causa do fator água em estado líquido, se não fosse a ação da Lua sobre o nosso planeta, a vida poderia nem existir.

Isto por causa de inúmeros fatores como, por exemplo, os efeitos de maré que movimentam nossa atmosfera, nossos oceanos e os continentes, a velocidade de rotação da terra, que faz com que nossos dias tenham as 24 horas que conhecemos, e até mesmo certa proteção contra impactos de asteróides.

E você sabia que a Lua está se afastando de nós um pouco a cada instante? Sabia que é graças as marés que se acredita que a vida teve início?

O documentário abaixo da BBC, disponibilizado pelo canal TV Documentários do Youtube, mostra as incríveis curiosidades sobre a Lua, o que aconteceria na Terra se ela não estivesse aqui e o que irá acontecer no futuro.

Sermões das Pedras*

Como sempre, voltamos aos gregos e suas antigas histórias. Mas desta vez falaremos acerca do tempo! O tema Tempo sempre fez parte das meditações humanas, e com ela a dúvida sobre a idade do cosmos. Tais divagações sobre o início e o fim não deixaram de ser pensadas por estes e suas idéias influenciaram muitas gerações adiante.

Universo Pulsante

O caso específico aqui é o tempo ou idade do Universo. Para gregos como Platão, Aristóteles e Pitágoras o Universo era cíclico, ou seja, florescia e morria, tornando a nascer novamente, como uma fênix cósmica.

Esta idéia do Universo cíclico era predominante na Grécia antiga e foi extendida para o tempo por Aristóteles. Porém tais idéias não passavam de especulações ou filosofia, já que não possuíam meios para as verificar.

Este tempo cíclico influía diretamente, segundo os gregos, na vida cotidiana do homem. Uma frase que ilustra bem este pensamento cíclico ou infinito pode ser observado na palavra de Eudemo de Rodes “Se acreditamos nos pitagóricos, tudo acabará voltando na mesma ordem numérica e eu voltarei a conversar com vocês, com o cajado na mão, e vocês se sentarão onde estão agora, e assim será com tudo mais”. Esta frase pode nos fazer lembrar de outro filósofo, Friederish Nietche, e seu eterno retorno. Em geral as teorias de um Universo ou existências cíclicas dão conforto às pessoas, retira de suas mentes a idéia de que tudo é finito, inclusive elas mesmas, algo demasiado incômodo.

Segundo Timothy Ferris, a idéia de um Universo de tempo infinito foi prejudicial no sentido do estímulo a se procurar calcular a idade do Universo, enfraquecendo inclusive a idéia de que o mundo pode evoluir. Um tempo infinito é problemático neste sentido. Porém em minha visão particular isto não é tão problemático, já que um Universo que se destroi e renasce ciclicamente é muito diferente se um Universo de tempo infinito, onde não existe começo nem fim como um contínuo. Neste caso o conceito de que as coisas podem evoluir é seriamente comprometido e são inúmeros os paradoxos e inconsistências.

A quebra do paradigma

Para Ferris, a quebra do paradigma veio com “a ascensão do modelo cristão do universo” que concebia um início e um fim determinados, trazendo a idéia de que a idade da Terra é finita e mensurável. Mas justamente com este conceito veio outro, o de finalidade, ou seja, de que o Universo era uma obra de um ser supremo (Deus) e que este Universo possuía uma finalidade.

Na visão antropocentrista cristã, descobrir a idade da Terra seria descobrir a idade do Universo, mas como medir tal idade já que desconheciam a geologia (pelo menos como a conhecemos hoje), os fósseis e outros conceitos indispensáveis para tal? A resposta seria refazer a cronologia baseada das escrituras, desde Adão até os dias atuais. Foram muitos os que realizaram tal tarefa, Eusébio, Kepler, Newton, até que no séc. XVII o bispo James Ussher chegou a data da criação do mundo como 4004 a.c.

O surgimento da Geologia

Deixando de lado a polêmica acerca da contribuição da filosofia cristã, passamos a investigar as origens dos modernos métodos de determinação da idade da Terra. Esta se deveu fundamentalmente no ocidente à Revolução Industrial, que ao escavar túneis e aprofundar cada fez mais as minas de carvão conseguiu trazer à luz um passado antes quase desconhecido, os fósseis, sendo estes os precursores para a revolução na determinação da idade da Terra.

Um dos primeiros geólogos a interpretar tais achados foi Abraham Gottlob Werner, verificando que sequências de camadas de fósseis e rochas apareciam na mesma ordem em locais muito distintos em várias partes da Inglaterra. Dai começam as primeiras idéias de como interpretar tais camadas e assim associá-las a passagem do tempo. O aparecimento dos fósseis logo colocou as doutrinas cristãs da criação em cheque, além das descobertas de novas espécies nas novas terras, antes não contabilizadas na Bíblia.

Disto veio o grande problema, “Como poderia ter ocorrido tudo isso no curto período de tempo mencionado pelo bispo Ussher, seis mil anos?”. A igreja encontrou como resposta ao paradoxo a teoria do catastrofismo, hipótese na qual as transformações geológicas em grande escala tinham ocorrido subitamente, em consequência de cataclismos, o que explicava a extinção das espécies sem violar a cronologia Bíblica, apesar do que tal teoria não satisfazia , em si, o problema da própria extinção.

Em contrapartida o geólogo Charles Lyell sustentava a idéia do uniformitarismo, segundo o qual as transformações geológicas e biológicas ocorriam por causas naturais e lentas. Mas Lyell não foi o primeiro a propor tais idéias. O químico James Hutton, ao perceber marcas de erosão em rochas, percebeu os processos lentos e graduais por que passou a Terra. Além disto as novas idéias também vinham de outras partes mais longínquas, como o espaço!

O naturalista francês Georges Buffon argumentou que a Terra começou como uma bola em fusão, que se resfriou lentamente, o que torna esta muito mais velha do que se imaginava (estimativa em 500 mil anos).

Porém foi Lyell quem demonstrou a força da teoria uniformitarista, coletando provas ao redor do mundo e percebendo que o planeta é semelhante a “uma entidade palpitante”, que está em constante movimento.

A principal argumentação de Lyell em defesa do uniformitarismo era o fato deste estar em aberto e se aperfeiçoar enquanto o catastrofismo era fechado, sendo que Lyell foi uma grande influência para Darwin e suas novas idéias sobre a evolução, contribuindo para e quebra definitiva do velho paradigma de tempo.

Suas descobertas de fósseis marinhos em montanhas, mamutes congelados na Sibéria e a teoria de formação de vulcões e montanhas foram passos fundamentais na consolidação das novas idéias. A imensa massa de argumentos que surgia conforme novas pesquisas e descobertas ocorriam, derrubou a teoria catastrofista e deu as primeiras idéias sobre um mundo muito mais velho do que se pensava. De milhares de anos poucos passaram a ser milhões.

*Este é o título original dado por Timothy Ferris no capítulo 12 de seu livro.

Referência: Timothy Ferris, O despertar na Via Láctea – Uma história da Astronomia, Editora Campus

A Idade da Terra*

Como poderiam a teoria da Evolução e a Física, ramos da ciência aparentemente tão distantes, contribuírem para a determinação da Idade da Terra? Ao final deste texto descobriremos suas conexões, mas vamos começar falando um pouco sobre a “caminhada” de Darwin em direção a teoria sobre a origem das espécies que habitam nosso planeta.

A evolução da Evolução

Ao contrário do senso comum, muitas das descobertas do mundo das ciências não ocorre por “revelação”, ou seja, o pesquisador não acorda uma manhã com toda a teoria formada (salvo algumas folclóricas exceções). Ela na verdade é fruto de muito trabalho, tempo, troca de ideias e por que não dizer influências ou inspiração vindas de outras fontes. Este é o caso de Darwin. Foi dentro do Beagle, o navio que levou Darwin a dar a volta ao mundo em uma missão geográfica da coroa britânica, que teve contato com uma de suas maiores, se não a maior, influência, o livro “Princípios de Geologia” de Charles Lyell. E foi munido das ideias de Lyell e de seu interesse por cada criatura e planta que encontrava que Darwin percorreu durante 5 anos a América do Sul, Pacífico e Oceano Índico colocando-as em teste.

A comprovação das observações feitas por Lyell de conchas marinhas no alto de montanhas no Chile, a observação da elevação do solo por um terremoto e a formulação de uma teoria dos atóis no Pacífico, originadas segundo ele de vulcões que desmoronaram e depois confirmadas pelos testes nucleares na região, foram alguns dos elementos que o levaram a escrever “A Origem das Espécies”. Assim, como vários pesquisadores de sua época, Darwin “entrou criacionista” no Beagle, e saiu com dúvidas, depois de ver tudo que viu.

Mas a teoria como foi apresentada não nasceu na viagem em si, mas também em leituras antes e depois desta. Seu avô, Erasmo Darwin, já havia elaborado um tratado com ideias sobre a possibilidade de que os seres vivos poderiam ter se originado de um ancestral único, além de estar a par das idéias de transmissão das características adquiridas em vida para a prole, defendida por Jean Baptiste de Lamarck. Também conhecia os trabalhos do economista Thomas Malthus sobre a tendência da maioria das espécies de se reproduzir além da capacidade do meio ambiente, além do livro de Lyell, é claro, já citado anteriormente.

Podemos expressar sua teoria em três premissas e uma conclusão:

1. Cada membro de uma espécie é diferente do outro. Estas diferenças geralmente são mínimas, sutis, mas que podem, em certos casos, beneficiar um membro mais do que outro.
   
   
2. Todas as criaturas vivas tendem a produzir mais descendentes do que o ambiente pode sustentar.
   
   
3. As diferenças entre indivíduos, combinadas com as pressões ambientais, afetam a probabilidade de determinado indivíduo sobreviver o bastante para transmitir suas características genéticas.

A conclusão é que a seleção natural leva à origem de novas espécies.

Porém esta origem se dá após muitas gerações de indivíduos dentro da mesma espécie, que ao se tornar cada vez mais e mais diferente do ramo primordial acaba por não mais conseguir gerar proles férteis ao se acasalar com parentes de outros certos grupos. Neste ponto Darwin estabeleceu que uma nova espécie surgiu.

“Durante a modificação dos descendentes de qualquer espécie, e durante a luta incessante de todas as espécies para aumentar seus números, quanto mais diversificados se tornam os descendentes, maior será sua possibilidade de êxito na luta pela vida. Assim, as pequenas diferenças que distinguem variedades da mesma espécie tendem a aumentar constantemente, até igualar as diferenças maiores entre espécies...”

Os receios, a publicação e as críticas

Apesar da essência de sua teoria estar pronta num ensaio de 230 páginas em 1844, postergou sua publicação durante 15 anos. São muitas as especulações sobre tal relutância em publicar o trabalho, como seu estado permanente de enfermidade (Especulações sobre seu constante estado de doença é que um inseto que o picou na América do Sul “grande inseto negro dos pampas” tivesse lhe transmitido a doença de chagas), mas o mais provável é que Darwin temia uma reação enérgica das opiniões contrárias, principalmente da Igreja.

O fato decisivo veio com uma carta em 1858 de um naturalista chamado Alfred Russel Wallace, que empregou uma viagem nos moldes da que o próprio Darwin fez e chegou a conclusões muito parecidas, enviando-lhe um esboço de seu trabalho.

Assim Darwin se sentiu no momento, também influenciado por Lyell e Hooker, a finalmente publicar seu trabalho, um livro extremamente detalhado e “auto-consistente”. Logo vieram as críticas como esperado, principalmente da Igreja, mas como cita Ferris “em grande parte tão retórica que passou à volta da Origem como água em torno de uma pedra”. A teoria da evolução então trouxe mais um elemento ao tema “a idade da Terra”, já que esta exigia não milhares, mas milhões ou bilhões de anos.

É interessante observar que Darwin era tido pelo pai e por alguns professores como “preguiçoso”, que gostava apenas de diversão e colecionar pedras, plantas e insetos, e que, segundo seu pai “será uma vergonha para você mesmo e toda a família”, e até hoje falamos dele!

Porém, segundo Ferris, “Embora a evolução de Darwin e a geologia de Lyell deixassem implícita a velhice da Terra, não a provava. Esta tarefa coube as físicos [...]” e esta se deu inicialmente pela termodinâmica.

Grandes mentes sobre um grande problema

A idéia geral de se utilizar a termodinâmica para a datação da idade da Terra é assumir que esta teve origem como uma massa incandescente, e que vem se resfriando através dos séculos. As primeiras experiências com este enfoque remontam de 1770 mas com resultados muito imprecisos (estimativa de cerca de 168.000 anos no máximo) e no século XIX nomes de peso da física se debruçaram sobre o problema (Lorde Kelvin, Hermann Von Helmholtz, Rudolf Clausius, Ludwig Boltzmann), porém com foco de estudos não na Terra, mas no Sol.

Estudar o Sol era supor que este e a Terra foram formados aproximadamente ao mesmo tempo. Helmholtz propôs que a energia que fazia o Sol brilhar era a contração gravitacional, estimando sua idade entre 20 a 40 milhões de anos. Apesar das novas estimativas de tempo serem muito maiores, os defensores da Evolução precisavam de muito mais tempo, porém Lorde Kelvin com sua autoridade e nome defendia tais idéias, apesar de considerar a possibilidade de que a contração gravitacional não fosse a única força atuante no Sol: “não digo que não possa haver leis ainda não descobertas”.

Mas eis que as descobertas sobre a radioatividade a partir de 1895 com Conrad Röntgen, Becquerel, os Currie, Ernest Rutherford e outros vieram a preencher a lacuna que Lorde Kelvin havia “profetizado”! O Sol se mantém ativo pela ação da força nuclear forte, envolvida no processo de fusão nuclear principalmente do hidrogênio e hélio, e que o tem mantido por cerca de 5 bilhões de anos. A desintegração nuclear, ou radioatividade, de outra forma, mantém a Terra aquecida, além do núcleo em fusão do globo.

Juntamente com estas descobertas abriu-se um novo campo de pesquisa, a datação por radioatividade, tanto de pedras como de material orgânico (por carbono 14). Na atualidade assume-se como aproximadamente 4,6 bilhões de anos a idade da Terra, obtida através da datação de rochas lunares.

Desta forma a evolução de Darwin e a Física, juntas, tornaram auto-consistente a idéia de que a Terra é muito mais antiga do que poderia se imaginar.

*Este é o título original dado por Timothy Ferris no capítulo 13 de seu livro.

Referência: Timothy Ferris, O despertar na Via Láctea – Uma história da Astronomia, Editora Campus