Cientistas rastreiam dietas de dinossauros para estudar sua evolução

 As restrições alimentares de dinossauros herbívoros limitavam o território que podiam ocupar — e teriam ajudado a aumentar a diversidade de espécies desses répteis.

Pegadas de dinossauros do Cretáceo em Colorado, EUA. Crédito: James St. John/Flickr 

Se você viajasse pelo que é hoje a América do Norte, cerca de 75 milhões de anos atrás, veria espécies de dinossauros muito diferentes onde quer que fosse. A variação dramática nos fósseis desse período, encontrados  em toda a porção ocidental do continente, tem deixado os paleontólogos intrigados há tempos. Alguns propuseram que montanhas ou rios isolaram populações de dinossauros em evolução, levando a uma maior diversidade. Mas, um novo estudo sugere uma explicação diferente. De acordo com artigo na Paleontology, parte da resposta repousa no que os dinossauros herbívoros mastigavam.

Os paleontólogos podem investigar as dietas dos dinossauros observando isótopos — versões do mesmo elemento químico com diferentes números de nêutrons — encontrados em ossos fossilizados. Na medida em que os dinossauros herbívoros digeriam samambaias e coníferas, por exemplo, isótopos de oxigênio, carbono e estrôncio se acumulavam em diferentes proporções de acordo com a espécie da planta e o local onde cresceu. Assim, com uma análise isotópica dos ossos, os especialistas identificam não apenas o que esses animais comiam, mas onde se aventuravam em busca de sustância.

No novo estudo, Thomas Cullen, paleontólogo da Universidade Carleton, no Canadá, e seus colegas analisaram ceratopsídeos com chifres, anquilossauros blindados e hadrossauros com bico de pato originados da Formação Oldman ao sul da província de Alberta. As razões isotópicas mostram que os dinossauros blindados e com chifres, que andavam de quatro patas e com suas cabeças perto do solo, comiam plantas de baixo crescimento em uma área geográfica limitada.

Mas os dinossauros com bico de pato poderiam alcançar folhagens mais altas e se alimentar de uma gama mais ampla de plantas; esses animais também chegavam a percorrer 100 quilômetros para suas refeições. “Inicialmente fiquei surpreso com as diferenças [de hábitos] entre os hadrossauros e os anquilossauros e ceratopsídeos”, diz Cullen.

A restrição alimentar dos dinossauros com chifres e armaduras a áreas relativamente pequenas pode ter ajudado a conduzir a evolução, gerando muitas novas espécies em cada habitat — enquanto espécies com bicos de pato, com territórios maiores, mostraram muito menos variação. “Esse estudo é um exemplo de como o uso de técnicas geoquímicas permite que os paleontólogos interpretem a ecologia de ecossistemas antigos”, diz Celina Suarez, geóloga da Universidade do Arkansas não envolvida na pesquisa. “Eu apostaria que a dieta dos hadrossauros provavelmente se relaciona com a ampla distribuição de suas espécies”, diz Andrew Farke, do Museu Raymond M. Alf de Paleontologia em Claremont, Califórnia, não envolvido no estudo.

Riley Black

Publicado originalmente na edição de agosto de 2022 da Scientific American Brasil; aqui em 03/11/2022.

Moldável como plástico, condutor como metal, material pode mudar eletrônica

O material é amorfo, ou vítreo, com uma estrutura cristalina desordenada, mas conduz eletricidade como um metal, que tem uma estrutura cristalina ordenada.
[Imagem: Jiaze Xie et al. - 10.1038/s41586-022-05261-4]

Condutor amorfo

Cientistas descobriram uma maneira de sintetizar um material que pode ser fabricado e moldado como um plástico, mas que conduz eletricidade de modo muito parecido com um metal.

É um tipo de material no qual os fragmentos moleculares estão misturados e desordenados, mas ainda podem conduzir eletricidade extremamente bem.

Isso vai contra todas as regras que conhecemos para a condutividade elétrica - é como se você pudesse bater o recorde dos 100 metros rasos correndo dentro d'água, no fundo de uma piscina.

Mas a descoberta também pode ser extraordinariamente útil. "Em princípio, isso abre o caminho para o projeto de toda uma nova classe de materiais condutores de eletricidade, fáceis de moldar e muito robustos nas condições cotidianas. Essencialmente, isso sugere novas possibilidades para um grupo tecnológico extremamente importante de materiais," disse Jiaze Xie, da Universidade de Chicago, nos EUA.

Embora não haja teoria para explicar seu comportamento, a equipe acredita que o material forma camadas, como folhas de uma lasanha. Mesmo que as folhas girem, deixando de formar uma, os elétrons ainda podem se mover horizontalmente ou verticalmente.
[Imagem: Jiaze Xie et al. - 10.1038/s41586-022-05261-4]

Polímero de coordenação amorfo

O material é de uma classe recém-descoberta, conhecida como polímero de coordenação amorfo - a equipe trabalhou com uma versão chamada tetratiolato de níquel tetratiafulvaleno (NiTTFtt), no qual os átomos de níquel se encadeiam como pérolas em um cordão de contas moleculares feito de carbono e enxofre.

Mesmo sendo altamente desordenado - amorfo, ou vítreo, em comparação com a estrutura cristalina periódica dos metais - o NiTTFtt apresentou uma condutividade elétrica de 1.200 Siemens por centímetro.

E isso em um material que se comporta essencialmente como um plástico: "É quase como uma massinha condutora - você pode espremê-la no lugar e ela conduz eletricidade," disse o professor John Anderson.

Agora a equipe quer acrescentar funcionalidades ao material, adicionando outros elementos à sua estrutura em formato de colar.
[Imagem: Jiaze Xie et al. - 10.1038/s41586-022-05261-4]

Condutor plástico

Embora existem condutores orgânicos - materiais feitos à base de carbono - há muito tempo, usados em telas e eletrônicos de vestir, por exemplo, eles geralmente são feitos por técnicas químicas complicadas, como a dopagem, em que diferentes átomos ou elétrons são dispersos através do material.

Isso é vantajoso porque esses materiais são mais flexíveis e fáceis de processar do que os metais, mas o problema é que os plásticos condutores atuais não são muito estáveis, podem perder sua condutividade se expostos à umidade ou se a temperatura ficar muito alta e, sobretudo, não conduzem eletricidade com a eficiência dos metais.

É por isso que esse plástico altamente condutor surpreendeu: "De uma perspectiva fundamental, isso não deveria ser um metal. Não há uma teoria sólida para explicar isso," disse Anderson.

Mas o material está lá, é extremamente estável, e continua conduzindo eletricidade apesar de todas as tentativas dos pesquisadores de convencê-lo a parar com isso: "Nós o aquecemos, congelamos, o expusemos ao ar e à umidade e até pingamos ácido e base nele, e nada aconteceu," disse Xie.

E essa robustez é extremamente útil para um dispositivo projetados para funcionar no mundo real. Além disso, tendo as características mecânicas de um plástico, ele permitirá projetar dispositivos eletroeletrônicos de formato livre e que poderão ser moldados a temperatura ambiente, sem exigir a fundição, como no caso dos metais.

Bibliografia:

Artigo: Intrinsic glassy-metallic transport in an amorphous coordination polymer
Autores: Jiaze Xie, Simon Ewing, Jan-Niklas Boyn, Alexander S. Filatov, Baorui Cheng, Tengzhou Ma, Garrett L. Grocke, Norman Zhao, Ram Itani, Xiaotong Sun, Himchan Cho, Zhihengyu Chen, Karena W. Chapman, Shrayesh N. Patel, Dmitri V. Talapin, Jiwoong Park, David A. Mazziotti, John S. Anderson
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-022-05261-4

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Moldável como plástico, condutor como metal, material pode mudar eletrônica. 31/10/2022. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=material-condutor-como-metal-fabricado-moldado-como-plastico. Capturado em 08/11/2022.

Leis da gravidade são reconstruídas para explicar o cosmos em larga escala

Existem vozes dissidentes na comunidade científica que duvidam da aceleração da expansão do Universo. É bom lembrar que a constante cosmológica é conhecida como a pior previsão já feita pela Física.
[Imagem: A. Klypin/J. Primack/S. Cantalupo]

Relatividade Modificada

Para tentar superar alguns dos problemas em aberto na compreensão da força da gravidade, uma equipe internacional de cosmólogos resolveu fazer algo radical: Reescrever as leis da gravidade.

As leis da gravitação de Newton vigoraram por séculos, explicando quase tudo, até serem suplantadas pela Relatividade Geral de Einstein, que explica mais e melhor.

Mas isso não significa que as leis da gravitação regidas pelas equações da Relatividade expliquem tudo.

"Sabemos que a expansão do Universo está se acelerando, mas para que a teoria de Einstein funcione, precisamos dessa misteriosa constante cosmológica. E diferentes medições da taxa de expansão cósmica nos dão respostas diferentes, também conhecidas como tensão de Hubble.

"Para tentar combater isso, alteramos a relação entre matéria e espaço-tempo e estudamos quão bem podemos restringir os desvios da previsão da Relatividade Geral," conta o professor Kazuya Koyama, da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido.

De fato, o caminho para explicar a força da gravidade que surgiu com Newton hoje já bifurca, com a Relatividade representando uma rota e a teoria MOND a outra - MOND é uma sigla para Dinâmica Newtoniana Modificada, ou MOdified Newtonian Dynamics.

O que a equipe fez agora foi criar uma "Relatividade Geral Modificada", para ver se dá para continuar apostando no caminho que a comunidade científica vem trilhando há mais de um século.

A reconstrução das equações tenta elucidar as grandes áreas ainda sem explicações. À direita, plotagem da "Tensão de Hubble".
[Imagem: Levon Pogosian et al. - 10.1038/s41550-022-01808-7]

Validação da Relatividade em larga escala

Na Relatividade Geral, a gravidade está envolta em três funções fenomenológicas que descrevem a expansão do Universo, os efeitos da gravidade sobre a luz e os efeitos da gravidade sobre a matéria.

Usando um método estatístico conhecido como inferência Bayesiana, a equipe reconstruiu as três funções simultaneamente pela primeira vez.

"Reconstruções parciais dessas funções têm sido feitas nos últimos 5 a 10 anos, mas não tínhamos dados suficientes para reconstruir com precisão todas as três ao mesmo tempo.

"O que descobrimos foi que as observações atuais estão ficando boas o suficiente para estabelecer um limite nos desvios da Relatividade Geral. Mas, ao mesmo tempo, achamos muito difícil resolver esse problema que temos no modelo padrão, mesmo estendendo nossa teoria da gravidade.

"Uma perspectiva empolgante é que, em alguns anos, teremos muito mais dados de novas sondas espaciais. Isso significa que poderemos continuar melhorando os limites das modificações da Relatividade Geral usando esses métodos estatísticos," explicou o professor Koyama.

O pesquisador refere-se a novos observatórios, que deverão ser lançados nos próximos anos ou estão em fase de projeto, que prometem criar mapas 3D mais precisos da matéria agrupada no Universo, que os cosmólogos chamam de estrutura de grande escala.

Isso oferecerá uma visão sem precedentes da gravidade em grandes distâncias e, eventualmente, permitirá que as leis da gravidade vistas pelos olhos da Relatividade Geral possam ser observacionalmente validadas em distâncias cosmológicas.

Contudo, equipe reconhece que, sem esses dados, mesmo com a unificação das três equações é difícil chegar a uma Relatividade Modificada que possa ser considerada válida. "Os resultados foram promissores, mas ainda estamos muito longe de uma solução," disse Koyama.

Bibliografia:

Artigo: Imprints of cosmological tensions in reconstructed gravity
Autores: Levon Pogosian, Marco Raveri, Kazuya Koyama, Matteo Martinelli, Alessandra Silvestri, Gong-Bo Zhao, Jian Li, Simone Peirone, Alex Zucca
Revista: Nature Astronomy
DOI: 10.1038/s41550-022-01808-7

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Leis da gravidade são reconstruídas para explicar o cosmos em larga escala. 08/11/2022. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=leis-gravidade-reconstruidas-cosmos-larga-escala. Capturado em 08/11/2022.