NOVIDADES E CURIOSIDADES

Tomografia de raios X enxerga blocos básicos da vida

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/06/2011

A parte esquerda da imagem mostra uma fotografia da amostra, medindo aproximadamente 7 x 10 x 5 mm3. A parte estudada com a nova técnica é indicada pelo subvolume de 7 x 2 x 1 mm3. O resultado, um mapa 3D detalhado das ligações químicas, é visto como um corte 2-D através do subvolume, onde as diferentes cores representam as diferentes ligações químicas de carbono presentes na amostra. [Imagem: Simo Huotari]

Cientistas da Finlândia e da França desenvolveram uma nova técnica de luz síncrotron, usando raios X, que poderá revolucionar a análise química de materiais orgânicos.

Embora ainda não esteja pronta para ser usada em organismos vivos, a técnica já é adequada para analisar fósseis, meteoritos e outros materiais orgânicos não-vivos.

Raios duros e moles

A radiação síncrotron é frequentemente subdividida entre raios X duros e raios X moles.

Embora os raios X duros produzam excelentes mapas tridimensionais da estrutura interna das amostras, eles não são adequados para detectar os elementos mais leves da tabela periódica, incluindo o oxigênio e o carbono - isto os torna inadequados para observar qualquer coisa que tenha ou já possa ter tido vida.

Já os raios X moles conseguem detectar esses elementos, mas apenas na superfície das amostras, e não em seu interior, porque não são fortes o suficiente para penetrar profundamente no material.

Em qualquer dos casos, a imagem é gerada com base na absorção dos raios X pelo material da amostra. Múltiplas imagens são reconstruídas por computador para criar a imagem tridimensional.

A nova técnica supera esse dilema e permitirá, pela primeira vez, o mapeamento de estruturas orgânicas.

Química da vida

A vida, tal como a conhecemos, é baseada na química do carbono e do oxigênio.

A distribuição tridimensional da abundância desses elementos e suas ligações químicas é importante para os organismos vivos.

Mas, até hoje, não havia um método capaz de rastrear essas ligações quando estes elementos estão incorporados no interior de outros materiais.

É o caso das chamadas inclusões fluidas, minúsculos depósitos de água, ou outros compostos químicos, dentro de amostras de rochas de Marte ou da Lua, ou minerais e compostos químicos dentro de meteoritos, ou mesmo fósseis incorporados dentro de uma rocha vulcânica.

A tomografia de raios-X, que é amplamente utilizada na medicina e na ciência dos materiais, é sensível ao formato e à textura de uma determinada amostra, mas não consegue revelar os estados químicos em escala macroscópica.

Por exemplo, o grafite e o diamante são ambos constituídos por carbono puro, diferindo apenas na ligação química entre os átomos de carbono. E isso é suficiente para que suas propriedades sejam tão radicalmente diferentes.

Mas fazer uma imagem dessas ligações tem-se mostrado um desafio difícil de superar - algo que seria muito útil para quase todas as áreas de pesquisa, incluindo física, química, geologia e biologia.

Diamantes, água e ar: todos contêm carbono e oxigênio mas, até agora, era impossível distinguir entre as diferentes ligações químicas que formam materiais tão diferentes. [Imagem: Simo Huotari]

Síncrotron em elementos leves

Agora, uma equipe de cientistas da Universidade de Helsinque, na Finlândia, e do ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), na França, desenvolveu uma nova técnica que é apropriada exatamente para esta finalidade.

O grupo usou raios X extremamente brilhantes de uma fonte de luz síncrotron para gerar imagens da distribuição das ligações químicas de diferentes formas de carbono no interior de um material opaco, algo até hoje tido como impossível de se fazer sem destruir a amostra.

Em vez de se basear na transmissão dos raios X, como nas técnicas tradicionais, os pesquisadores usaram uma técnica conhecida como espalhamento inelástico, na qual o que é detectado não é o próprio X que atravessa a amostra, mas a radiação dispersa pelo material.

As imagens são obtidas em "fatias", como na tomografia de raios X, mas dispensam o tratamento em computador para a reconstrução da imagem 3D: as fatias só precisam ser "empilhadas" para resultarem na imagem definitiva.

Tipos de carbono

"Nossa nova técnica pode não só ver quais elementos estão presentes em qualquer inclusão, mas também a que tipo de molécula ou cristal eles pertencem. Se a inclusão contém oxigênio, nós conseguimos dizer se o oxigênio pertence a uma molécula de água. Se ela contém carbono, nós podemos dizer se é grafite, diamante, ou alguma forma de carvão," prossegue Huotari. "Imagine encontrar minúsculas inclusões de água ou de diamante escondidas no interior de uma rocha marciana," disse Simo Huotari, coordenador do grupo.

"Agora eu gostaria de tentar isso em rochas de Marte ou da Lua," prossegue Huotari.

Ele contou que grupo testou a nova técnica em flores, mas todas morreram depois da análise. Contudo, afirmou ainda estar confiante em que, no futuro, a técnica possa ser aprimorada para uso em organismos vivos.

Bibliografia:

Direct tomography with chemical-bond contrast
Simo Huotari, Tuomas Pylkkänen, Roberto Verbeni, Giulio Monaco, Keijo Hämäläinen
Nature Materials
29 May 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/NMAT3031

Apesar de secos, desertos são uma fonte de vida

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Os desertos, extensos territórios esquecidos pela chuva, abrigam vida apesar de sua aparência. Fauna e flora de estranhas formas e cores se desenvolveram durante milhões de anos para se adaptar a condições extremas

Os manuais indicam que desertos são aquelas regiões nas quais a precipitação pluvial é menor do que 25 centímetros anuais, ou lugares nos quais, ainda superando o nível de chuva estes valores, não se distribui uniformemente no transcurso do ano.

Os únicos lugares onde cai muito pouco ou nada de chuva são o Saara Central, na África, e extensas áreas do Deserto do Atacama, ao norte do Chile, onde foram registrados períodos de 300 anos sem chuvas.

A vida animal e vegetal nestas regiões está condicionada por dois fatores: temperatura e falta de umidade. Por isso a flora e a fauna que se adaptaram a estes lugares peculiares adquiriram formas, cores e órgãos que os diferença do resto dos seres vivos.

Espaçonave de ficção-científica pode substituir ônibus espaciais

Agência Espacial Europeia aprova produção de protótipo do Skylon, com design e propulsão inovadores

Empresa britânica recebe sinal verde para desenvolver protótipo do Skylon

O ano de 2011 marca a aposentadoria dos ônibus espaciais. Em julho deste ano, a Atlantis fará seu último vôo saindo do Kennedy Space Center abrindo caminho para a próxima geração de espaçonaves que farão o transporte de pessoas e equipamentos para fora da Terra. Dentre os conceitos e projetos que podem substituir os ônibus espaciais no futuro – ainda não existe um projeto definido – um avião espacial europeu está despontando como candidato mais forte.

Com design arrojado e um nome que parece saído dos filmes de ficção-científica, o Skylon é uma espaçonave capaz de decolar e pousar de forma convencional e usa uma nova tecnologia de propulsores pensados para funcionar em um único estágio, com um desenho capaz de se adaptar a diversos tipos de missão no espaço. O melhor de tudo: segundo a Reaction Engines, empresa que desenvolveu o sistema de propulsão, o custo para levar materiais e pessoas “lá fora” pode cair radicalmente dos atuais US$ 15 mil para apenas US$ 1 mil por quilo.

O sistema de propulsão do Skylon se chama Sabre (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine). Basicamente ele capta oxigênio da atmosfera durante o processo de combustão. Grosso modo, o motor “respira”, o que elimina a necessidade de vários estágios de propulsão durante o lançamento para que a nave atinja velocidade de escape sem literalmente explodir.

O conceito do Skylon recebeu sinal verde da Agência Especial Europeia. Uma comissão formada por centenas de especialistas da Europa, Rússia, Coreia do Sul, Japão e EUA examinou os detalhes técnicos e econômicos do sistema de propulsão e decidiram aprovar o desenvolvimento de um protótipo.

Fonte: Cnet