Tópico: Modelo explica o movimento de dunas em Marte

[Dr. Manhattan]

Passando aqui para divulgar um resultado interessante obtido por uns colegas aqui da UFC. Isso saiu em jornais do mundo inteiro.
Aqui o que a Ciência Hoje diz:

Saltos gigantes e velozes em Marte
Padrão de transporte de grãos de areia explica movimentação de dunas no planeta vermelho


A movimentação de dunas de areia na atmosfera rarefeita de Marte acaba de ganhar uma explicação. Simulações computacionais conduzidas por pesquisadores brasileiros concluíram que rajadas de vento raras fazem os grãos de areia darem saltos gigantes e velozes e percorrerem trajetórias mais longas e mais altas do que as observadas nas dunas terrestres. Esse fenômeno poderia explicar ainda o surgimento de tempestades de poeira no planeta vermelho.

Rajadas de vento fortes e pouco freqüentes em Marte promovem uma ampla movimentação de grãos de areia, responsável pelo surgimento de dunas e ondulações, como as observadas recentemente na planície conhecida como Planum Meridiani (imagem: JPL / Nasa / PNAS).
Observações espaciais recentes forneceram evidências de que dunas podem se formar e se mover em Marte. Mas os cientistas estimavam que, para dar início a esse processo, seriam necessários ventos de 2 m/s, uma velocidade considerada inatingível na atmosfera marciana. A velocidade média do vento em Marte é de 0,3 a 0,6 m/s.

Com base em simulações feitas em um túnel de vento virtual, pesquisadores da Universidade Federal do Ceará (UFC) descobriram que ventos com velocidades de 1 m/s já seriam capazes de iniciar a chamada saltação em Marte, responsável pela formação e movimentação de dunas e ondulações na areia. Esse fenômeno ocorre quando uma partícula é levantada e acelerada pelo vento em uma trajetória próxima ao solo e, na aterrissagem, colide com outras partículas, que ficam suspensas na atmosfera e são carregadas pelo vento.

Segundo os cientistas, ventos com velocidades superiores a 1 m/s já foram observados por sondas espaciais em Marte: eles ocorrem poucas vezes por ano ou década e têm curta duração. Essa freqüência depende muito da região do planeta. “Isso pode explicar por que as dunas de Marte têm pouca mobilidade”, diz à CH On-line o matemático aplicado Murilo Almeida, do Departamento de Física da UFC.

Na Terra, o transporte de grãos de areia se inicia com ventos bem menos velozes: de 0,2 a 0,3 m/s. A necessidade de uma velocidade de vento maior em Marte para arrastar as partículas deve-se a sua atmosfera rarefeita.

Grãos de areia terrestres e marcianos
Os pesquisadores compararam as condições de saltação da areia em Marte e na Terra. O modelo computacional usado por eles é capaz de analisar a interação entre partículas sólidas submetidas a um fluxo de vento e o ar. Esse programa foi alimentado com dados sobre a gravidade, a densidade e a viscosidade do ar e o tamanho e a densidade das partículas típicas de Marte. O padrão de saltação da areia na Terra já havia sido calculado anteriormente pelo mesmo modelo e confirmado por dados experimentais.

Os resultados, publicados esta semana na PNAS, mostram que os grãos de areia de Marte têm padrões de saltação gigantes, se comparados com os da Terra: eles percorrem trajetórias 100 vezes mais longas e mais altas e alcançam velocidades cinco a 10 vezes maiores. “Na Terra, a saltação é de cerca de 10 cm de altura e um metro de distância; em Marte, a partícula atinge 10 m de altura e percorre 100 m”, conta Almeida. Essa grande diferença é explicada pela densidade do ar e gravidade mais baixas no planeta vermelho.

As altas velocidades de impacto dos grãos de areia obtidas na simulação permitem compreender a grande erosão dos solos marcianos durante as raras rajadas de vento que ocorrem no planeta. Essas velocidades, aliadas às trajetórias gigantes dos grãos, também poderiam explicar o surgimento de tempestades de poeira em Marte.

Segundo os pesquisadores, a velocidade de vento necessária para carregar a poeira diretamente para a atmosfera marciana é cerca de uma ou duas vezes maior do que para levantar a areia, devido às grandes forças de coesão existentes entre as partículas de poeira. “Acreditamos que a colisão do grão de areia com o solo durante a saltação seja capaz de liberar no ar partículas bem menores”, estima Almeida. Assim, para formar uma tempestade de poeira marciana, o vento só precisaria levantar um pouco de areia e iniciar a saltação.

A partir dos resultados obtidos para Terra e Marte, os pesquisadores desenvolveram uma fórmula capaz de calcular o comprimento e a altura das trajetórias de saltação e o fluxo dos grãos durante esse fenômeno em função da velocidade do vento sob as mais variadas condições físicas. A equipe pretende agora aplicar esse modelo para analisar os padrões de saltação em outros planetas e em luas onde também haja dunas. 


Thaís Fernandes
Ciência Hoje On-line
28/04/2008

fonte: http://cienciahoje.uol.com.br/118602

Ah, aqui a notícia da Newscientist:

Sand dunes on Mars are monsters – around 10 times as big as the largest on Earth. That’s because low gravity gives Martian sand grains a lot more bounce.

Murilo Almeida of the Federal University of Ceará in Fortaleza, Brazil, and colleagues built a model that showed sand grains on Mars leap around 100 times higher and farther than those on Earth, and travel up to 10 times as fast. This creates dunes with greater wavelengths.

Martian air is thin, so winds have to be much stronger than on Earth to lift the grains. The lowest wind shear velocity to do this is around 1 metre per second, the researchers calculate.

Gusts that produce this or higher occur rarely on Mars, perhaps every few years. But once the grains do get going, they really fly. “Low gravity allows Martian particles to remain longer in the atmosphere compared with the Earth,” says team member Eric Parteli.

The bouncing grains would throw up more grains when they land, which could explain how dust storms form on the planet despite the thin atmosphere.

Journal reference: Proceedings of the National Academy of Sciences (DOI: 10.1073/pnas.0800202105

fonte: http://space.newscientist.com/article/dn13794-bouncing-sand-grains-explain-martian-dust-storms.html?DCMP=ILC-hmts&nsref=news5_head_dn13794

[Adriano]

E quais seriam as possibilidades de aplicação tecnológica dessa descoberta?

[Dr. Manhattan]

Não sei. Vou perguntar ao Murilo. De qualquer forma, conhecimento é conhecimento, né?

Pelo menos a gente agora sabe que não precisamos cobrir o rosto se estivermos em uma tempestade de areia em Marte

[Adriano]

 

[Iconoclasta SP]

Pesquisa científica não necessita de aplicação imediata. Um dia a utilidade aparece.

Por exemplo, rastreamento de minerais pesados contidos em areias na Terra: algumas areias são ricas em manganês. Hoje o manganês vale pouco, daqui a um tempo ninguém sabe. Tendo o modelo matemático para determinar o transporte das partículas, o geológo pode prospectar este elemento através de uma análise geoestatística dos grãos.

Dinheiro gasto com pesquisa científica, por mais que pareça extravagante e sem aplicação, é sempre dinheiro bem gasto.

Parabéns aos colegas do Dr. Manhattan.

[Adriano]

Me lembra muito o conceito de estrada do futuro desenvolvido por Bill Gates no livro de mesmo nome. A Microsoft, assim como outras empresas, fazem investimento pesado em informática acreditando que o uso da inovação tecnologica ocorrerá com a sua disponibilidade.

É uma resgate da lei de Say, que diz que a oferta cria a sua própria demanda. O mesmo ocorre com a produção científica, já que são os governos e a iniciativa privada que investem na produção de conhecimento para uso futuro, não imediato.

[Iconoclasta SP]

É bem por aí... só não sabia que tinham estes nomes.

[Sklogw]

E quais seriam as possibilidades de aplicação tecnológica dessa descoberta?

Caro Adriano. Alguém que usa, como você, um sábio grego como avatar não deveria fazer esse tipo de pergunta. Mas se você quer saber mesmo, o estudo da formação de dunas é uma aplicação da mecânica de meios granulares, e que pode explicar, entre outras coisas, como e quando uma pilha de grãos de soja estocados num silo pode desabar e matar o operário que trabalha lá dentro. Pode ainda explicar como evitar que as dunas invadam casas próximas e as soterrem sob toneladas de areia.

[Adriano]

E quais seriam as possibilidades de aplicação tecnológica dessa descoberta?

Caro Adriano. Alguém que usa, como você, um sábio grego como avatar não deveria fazer esse tipo de pergunta.

Qual o problema com esse tipo de pergunta? 

Tudo que sei é que nada sei. 

Mas se você quer saber mesmo, o estudo da formação de dunas é uma aplicação da mecânica de meios granulares, e que pode explicar, entre outras coisas, como e quando uma pilha de grãos de soja estocados num silo pode desabar e matar o operário que trabalha lá dentro. Pode ainda explicar como evitar que as dunas invadam casas próximas e as soterrem sob toneladas de areia.

Muito obrigado! 

Imaginava que tivesse mesmo alguma aplicação prática e imediata para a descoberta. O mais interessante, para mim, é a aplicação tecnológica das descobertas científicas. Já associo a economia, área que gosto muito.

Não que eu tenha algo contra a ciência pura, mas é curioso ver os potenciais mercadológicos da ciência, no sentido positivo é claro.