Com mais um ano no espelho retrovisor, é hora de sentar, respirar fundo e olhar para algumas das manchetes científicas que podemos ter perdido. Os cientistas estão continuamente produzindo novos desenvolvimentos em vários campos. Para citar alguns, a nanotecnologia, a terapia genética e a física quântica estão sempre abrindo novos caminhos.
As manchetes científicas estão começando a parecer cada vez mais artigos de revistas de ficção científica. Dado o que 2017 trouxe, mal podemos esperar para ver o que 2018 revela. . .
10 Cientistas criam cristais de tempo e quebram a simetria de tradução do tempo
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, máquinas de movimento perpétuo que produzem trabalho sem qualquer entrada de energia são impossíveis. No entanto, no início deste ano, os físicos criaram estruturas chamadas cristais do tempo, que certamente colocaram essa noção à prova.
Os cristais do tempo atuam como os primeiros exemplos do mundo real de um novo estado da matéria chamado “não-equilíbrio”, onde os átomos têm temperaturas variáveis e nunca estão em equilíbrio térmico entre si. Os cristais do tempo possuem uma estrutura atômica que se repete não apenas no espaço, mas também no tempo, permitindo-lhes manter oscilação constante sem energia. [1] Isso ocorre mesmo no estado fundamental, que é o estado de menor energia onde o movimento, teoricamente, é impossível porque requer gasto de energia.
Então, os cristais do tempo estão violando as leis da física ? Tecnicamente, não. A conservação da energia só pode ser definida em sistemas com simetria de tradução temporal, a ideia de que as leis da física são as mesmas em todos os lugares e em todos os momentos. E se há uma coisa que os cristais do tempo quebram é a simetria da tradução do tempo. Eles não são os primeiros, no entanto. Os ímãs também são frequentemente apresentados como objetos naturalmente assimétricos porque têm uma extremidade norte e uma extremidade sul.
Outra razão pela qual os cristais do tempo não violam as leis da termodinâmica é porque não estão completamente isolados. Eles precisam de um “empurrãozinho” de vez em quando – apenas um pouco de energia externa para fazê-los começar a mudar seus estados continuamente. Possíveis aplicações futuras para cristais de tempo envolvem transferência e armazenamento de informações dentro de sistemas quânticos. Eles poderiam desempenhar um papel crucial na computação quântica.
9 Asas de libélula estão ‘vivas’
Simplificado, Merriam-Webster define “asa” como um apêndice móvel emplumado ou membranoso usado por pássaros, insetos e morcegos para conseguir voar. Não se supõe que esteja viva, mas entomologistas da Universidade de Kiel, na Alemanha, fizeram algumas descobertas surpreendentes que sugerem o contrário, pelo menos em libélulas morfo .
Os insetos respiram através do sistema traqueal. O ar entra em seus corpos através de aberturas externas chamadas espiráculos. Em seguida, passa por uma complexa rede de tubos traqueais, que levam o ar a todas as células do corpo. As asas, entretanto, são compostas quase inteiramente de tecido morto, que seca e se torna translúcido ou coberto por padrões coloridos. As áreas de tecido morto são delimitadas por veias, que são os únicos componentes das asas que fazem parte do sistema respiratório.
No entanto, quando o entomologista Rhainer Guillermo Ferreira olhou para uma asa da libélula Zenithoptera macho através de um microscópio eletrônico, ele viu pequenos tubos traqueais ramificados. [2] Isto marca a primeira observação desse tipo em qualquer asa de inseto. Serão necessários muitos testes para determinar se esta característica fisiológica é específica desta espécie ou, talvez, comum em libélulas ou mesmo em outros insetos. Pode até ser uma mutação encontrada por acaso em apenas um indivíduo, mas os especialistas duvidam. A presença de suprimentos abundantes de oxigênio poderia explicar as cores azuis vibrantes e complexas encontradas nas asas das libélulas Zenithoptera , que não contêm pigmento azul.
8 Carrapato antigo encontrado cheio de sangue de dinossauro
Descobrimos algumas coisas incríveis preservadas em âmbar , mas as descobertas deste ano podem levar a melhor. Cientistas em Mianmar descobriram pedaços de âmbar datados de 99 milhões de anos atrás que contêm parasitas semelhantes aos carrapatos modernos. Um deles estava emaranhado em uma pena de dinossauro, dois foram encontrados com pedaços de ninho de dinossauro e o quarto estava cheio de sangue de dinossauro. [3]
Claro, isso fez as pessoas pensarem imediatamente em um cenário semelhante ao Jurassic Park , onde poderíamos usar o sangue para trazer os dinossauros de volta à vida. Infelizmente, isso não acontecerá tão cedo porque é impossível extrair amostras de DNA desses tipos de fósseis preservados em âmbar. Ainda há um debate em curso sobre quanto tempo uma molécula de ADN pode durar, mas mesmo as estimativas mais optimistas dizem apenas alguns milhões de anos em condições ideais.
Mesmo que não tenha trazido de volta os dinossauros, o recém-nomeado Deinocroton draculi (o terrível carrapato do Drácula) ainda é uma descoberta extraordinária que nos forneceu novas informações. Sabemos agora não apenas que os carrapatos antigos atacavam os dinossauros com penas, mas também que infestavam os ninhos dos dinossauros.
7 Humano adulto sofre modificação genética
O ápice atual da terapia genética é Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats ou CRISPR . É uma família de sequências de DNA que agora forma a base para uma tecnologia chamada CRISPR/Cas9, que, teoricamente, poderia alterar permanentemente o DNA de um ser humano.
Em 2017, a ferramenta de edição genética deu um passo em frente depois de uma equipa do Centro de Investigação Proteoma de Pequim ter anunciado que utilizou com sucesso o CRISPR/Cas9 para corrigir mutações causadoras de doenças em embriões humanos viáveis. Uma equipe diferente do Instituto Francis Crick de Londres seguiu o caminho oposto e usou a tecnologia para criar intencionalmente mutações em embriões humanos pela primeira vez. (Especificamente, eles “desligaram” um gene, impedindo que os embriões se transformassem em blastocistos.)
Os estudos mostraram que o CRISPR/Cas9 funciona com relativa facilidade. No entanto, isto suscitou intensos debates éticos sobre até onde esta tecnologia deveria ser levada. Teoricamente, isso poderia levar a “bebês projetados” que poderiam possuir características intelectuais, atléticas e físicas de acordo com as especificações dos pais.
Deixando a ética de lado, houve um desenvolvimento ainda maior em novembro, quando o CRISPR/Cas9 foi usado pela primeira vez em um ser humano adulto. Brad Madeux, de 44 anos, da Califórnia, sofre da síndrome de Hunter, uma doença incurável que pode eventualmente confiná-lo a uma cadeira de rodas. Ele recebeu bilhões de cópias do gene corretivo e uma ferramenta genética usada para cortar seu DNA , inserir o gene e costurá-lo novamente. [4] Levará alguns meses até que possamos dizer se o procedimento foi bem-sucedido ou não.
6 O que veio primeiro: a esponja ou a geleia?
Um novo artigo de investigação publicado este ano procura pôr fim, de uma vez por todas, ao debate de longa data sobre a origem dos animais. Segundo o estudo, as esponjas são “irmãs” de todos os outros animais do mundo. [5] Isto vem do fato de que as esponjas foram o primeiro grupo a se ramificar da árvore evolutiva que, na época, continha apenas o ancestral comum primitivo de todos os animais. Isso teria acontecido há cerca de 750 milhões de anos.
Antes desta história, o debate acalorado parecia ter se reduzido a apenas dois candidatos: as já mencionadas esponjas e os invertebrados marinhos chamados geleias de favo. Embora as esponjas sejam criaturas simples que ficam no fundo do oceano e sobrevivem através da alimentação por filtro, as geleias de favo são mais complexas. Eles se assemelham a águas-vivas, são capazes de se impulsionar na água, criar padrões de luz e ter sistemas nervosos simples. Descobrir qual deles veio primeiro também significa descobrir como era o nosso ancestral comum. É considerada uma parte vital no rastreamento da nossa linha do tempo evolutiva .
Embora o estudo proclame corajosamente a questão resolvida, apenas alguns meses antes, outro estudo foi publicado dizendo que as geleias de favo são nossas “irmãs” evolutivas. É demasiado cedo para dizer se a investigação mais recente é, de facto, suficientemente infalível para dissipar quaisquer dúvidas remanescentes.
5 Guaxinins passaram em um antigo teste de inteligência
Por volta do século VI aC, o contador de histórias grego Esopo escreveu ou colecionou um monte de fábulas que agora são conhecidas coletivamente como Fábulas de Esopo. Entre eles estava um conto chamado “O Corvo e o Jarro”, que mostrava um corvo sedento bebendo de um jarro, jogando pedras nele, aumentando o nível da água até que o pássaro pudesse alcançá-lo.
Alguns milhares de anos depois, os cientistas perceberam que a história apresentava uma boa forma de testar a inteligência animal . O experimento mostraria que a criatura testada tem uma compreensão de causa e efeito. Fiel à história, os corvos se destacaram, assim como outros corvídeos, como gralhas e gaios. Os grandes primatas também passaram no teste e, este ano, outro animal foi adicionado à lista: o guaxinim.
Durante o teste da Fábula de Esopo, oito guaxinins foram presenteados com um cilindro contendo um marshmallow flutuando na água que era muito baixa para ser alcançada. Dois deles deixaram cair pedras com sucesso para elevar o nível da água e alcançar o seu deleite.
Outras cobaias encontraram suas próprias soluções criativas que os testadores não haviam previsto. Canalizando sua experiência como basculante de lata de lixo, um guaxinim subiu no cilindro e começou a balançar de um lado para o outro até derrubá-lo. [6] Em outro teste usando bolas flutuantes e que afundam em vez de pedras, os examinadores esperavam que os guaxinins usassem bolas que afundassem e descartassem as flutuantes. Em vez disso, alguns animais mergulharam uma bola flutuante repetidamente até que pedaços de marshmallow espirraram na lateral do cilindro ou ficaram presos na bola, tornando-os fáceis de recuperar.
4 Físicos criam o primeiro laser topológico
Físicos da Universidade da Califórnia, em San Diego, afirmam ter construído um novo tipo de laser “topológico” que pode assumir qualquer forma e serpentear ao redor de uma cavidade sem que a luz se espalhe. O dispositivo funciona com base no conceito de isolantes topológicos (materiais isolantes em seu volume, mas condutores em suas superfícies), que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2016.
Normalmente, uma cavidade de laser amplificada pela luz tem o formato de um anel. Isso é mais eficiente do que formas com cantos vivos, mas ainda deixa espaço desperdiçado entre os anéis. A equipe de pesquisa superou esse obstáculo criando uma cavidade topológica usando um cristal fotônico como espelho . Especificamente, eles usaram dois cristais fotônicos com topologias diferentes, sendo um deles uma célula unitária em forma de estrela em uma rede quadrada e o outro uma rede triangular com orifícios de ar cilíndricos. O membro da equipe Boubacar Kante os comparou a um bagel e um pretzel: embora ambos sejam pães com buracos, o número diferente de buracos os torna em formatos distintos. [7]
Uma vez que os cristais estão no lugar e a interface assume a forma desejada, o sistema é ligado pela aplicação de um campo magnético. Isto altera a direção em que a luz é emitida, podendo assim guiar o fluxo de luz. As aplicações práticas imediatas envolvem colocar mais lasers em um chip, aumentando assim a velocidade das comunicações ópticas. No entanto, no grande esquema das coisas, isto é visto como um passo em frente na busca pela computação óptica.
3 Os cientistas estão entusiasmados com o excitônio
Físicos de todo o mundo estão entusiasmados com a descoberta de uma nova forma de matéria, apropriadamente denominada excitonium. É feito de partículas estranhas chamadas excitons, que são o estado ligado de um elétron que escapou e o buraco que ele acabou de deixar para trás, atraídos um pelo outro pela força de Coulomb. Além disso, o físico teórico de Harvard, Bert Halperin, foi o primeiro a postular a existência do excitonium na década de 1960, e os cientistas têm tentado provar que ele estava certo (ou errado) desde então.
Como muitas descobertas científicas importantes, esta envolveu uma boa dose de acaso. A equipe responsável pela descoberta da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveu, de fato, uma nova técnica chamada espectroscopia de perda de energia eletrônica com resolução de momento (M-EELS) especificamente para identificar excitons. [8] No entanto, o momento “Eureka” aconteceu quando os investigadores estavam a fazer testes de calibração para o seu novo método. Um membro da equipe entrou na sala enquanto todos os outros olhavam para um quadro branco e disse que acabaram de medir um “plasmon suave”, o precursor da condensação de excitons.
O líder do estudo, Professor Peter Abbamonte, comparou a descoberta à do bóson de Higgs – não terá nenhuma aplicação imediata no mundo real, mas mostra que nossa compreensão atual da mecânica quântica está no caminho certo.
2 Cientistas desenvolvem nanomáquinas que matam o câncer
Pesquisadores da Universidade de Durham afirmam ter desenvolvido nanomáquinas capazes de perfurar células cancerígenas e matá-las em apenas 60 segundos. [9] Num teste bem-sucedido realizado na universidade, as minúsculas máquinas levaram entre um e três minutos para penetrar na membrana externa de uma célula cancerígena da próstata e destruí-la instantaneamente. (A imagem acima à direita mostra o citoplasma vazando de uma célula cancerígena atacada.)
As nanomáquinas são 50 mil vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Eles são ativados pela luz e giram de dois a três milhões de vezes por segundo para serem capazes de penetrar no revestimento celular. Quando alcançam seu alvo, eles podem explodi-lo ou entregar uma carga útil de agente terapêutico.
Até agora, as nanomáquinas só foram utilizadas em células individuais, mas os resultados encorajadores levaram os cientistas a passarem para microrganismos e pequenos peixes. Seu objetivo atual é avançar em breve para os roedores e, eventualmente, para os humanos.
1 Asteróide Interestelar Poder Seja uma nave alienígena
Passaram-se apenas alguns meses desde que os astrónomos anunciaram alegremente a descoberta do nosso primeiro visitante interestelar, um asteróide chamado ‘Oumuamua . Desde então, eles observaram muitas coisas estranhas sobre o objeto celeste, até mesmo algo que não é do nosso sistema solar . Na verdade, é tão estranho que eles acreditam que seja possível que seja uma nave alienígena.
O primeiro é a forma. ‘Oumuamua tem o formato de um charuto com uma proporção comprimento-largura de dez para um, diferente de qualquer outro asteroide já observado. A princípio pensamos que era um cometa, mas percebemos que não era o caso quando não lhe surgiu cauda após se aproximar do Sol. Além disso, alguns especialistas argumentam que a velocidade com que o objeto gira destruiria um asteroide normal. Em vez disso, parece que foi projetado especificamente para suportar viagens interestelares.
Então, se é artificial, o que poderia ser? Alguns dizem que se trata de uma sonda alienígena, enquanto outros pensam que poderia ser uma nave espacial cujos motores falharam e agora está à deriva no espaço. De qualquer forma, programas como o SETI e o Breakthrough Listen pensam que ‘Oumuamua merece uma investigação mais aprofundada e apontaram os seus telescópios para ele para ouvir qualquer tipo de sinal de rádio. [10]
Até agora, as coisas não parecem boas para a hipótese alienígena, já que as observações iniciais do SETI não deram em nada. Muitos cientistas espaciais permanecem pessimistas sobre as chances de ‘Oumuamua ser de origem alienígena, mas certamente são necessários exames mais aprofundados para determinar o que realmente é o objeto misterioso.
Leia sobre mais descobertas científicas surpreendentes em As 10 principais descobertas científicas estranhas sobre o som e as 10 descobertas científicas extravagantes recentes .
