domingo, 30 de dezembro de 2012

Celebrando nosso pião celeste


Como o eixo de rotação está mudando lentamente, giram também os céus, e as estrelas mudam de posição

Enquanto o Brasil passa pelos dias mais longos do ano, próximos ao solstício de verão, aqui no norte dos EUA passamos pelo exato oposto, os dias mais curtos, com noites que duram 15 horas, muita neve e frio. A Terra é um planeta de extremos, e nós, que nos espalhamos por ela, experimentamos isso tudo.

Hoje, em torno da minha casa, está tudo nevado, com as árvores nuas, lenha queimando na lareira, o famoso Natal branco que, inexplicavelmente, tentamos copiar no Brasil. Em vez de renas, o trenó do Papai Noel brasileiro tinha de ser puxado por tucanos e araras.

Essa diversidade climática vem essencialmente da inclinação do eixo de rotação da Terra em 23,5º. A Terra é um pião celeste, girando em torno de si mesmo, meio que caindo, descrevendo uma leve elipse em torno do Sol.

Se enxergássemos o Sistema Solar de longe, ele pareceria um disco plano, com o Sol no centro (ou quase) e os planetas a circundá-lo. A inclinação da Terra é em relação a esse plano, chamado de plano da eclíptica. A maioria absoluta das pessoas acha que o calor do verão e o frio do inverno vêm da distância entre a Terra e o Sol: inverno, mais frio, Terra mais distante; verão, o oposto. Poucos sabem que as estações são consequência da inclinação da Terra.

Dizemos que a Terra tem um movimento de precessão, o mesmo de um pião caindo. No caso da Terra, isso se deve a ela não ser uma esfera perfeita, sendo um pouco achatada nos polos e estufada no Equador. A força gravitacional combinada da Lua e do Sol age sobre o Equador, criando um torque que tenta alinhar o eixo de rotação da Terra com o plano da eclíptica, tentando fazer a Terra "cair".

Mas não se preocupem, a Terra não vai cair. (Se bem que Urano gira quase deitado, provavelmente devido a uma enorme colisão durante o período de formação do Sistema Solar, 4,6 bilhões de anos atrás.)
Esse movimento, a precessão dos equinócios, tem um período de aproximadamente 26 mil anos, ou um grau a cada 72 anos (para completar o círculo de 360º).

Como o eixo de rotação da Terra está mudando lentamente de posição, giram também os céus. Mais precisamente, as estrelas vão aos poucos mudando de posição. Por exemplo, agora o eixo de rotação terrestre está a um grau da estrela Polaris, no norte. Isso significa que uma foto de exposição longa mostrará o céu girando em torno de um ponto ao norte, pertinho dessa estrela. Em 13 mil anos, Polaris vai estar do lado oposto do eixo.

Foi neste ano que a sonda espacial Voyager 1, cuja missão começou em setembro de 1977, passou dos limites do Sistema Solar, a primeira nave humana a conseguir tal feito.

Viajando a 61 mil km/h, ela se destina ao espaço interestelar, o deserto escuro entre as estrelas. A uma distância atual do Sol 121 vezes maior do que a Terra, nosso planeta já é quase invisível para as suas câmeras, um pálido ponto azul, como disse Carl Sagan, onde tudo o que criamos, toda a nossa história, encontra-se em meio ao nada.

Entre os festejos de mais uma mudança de calendário, por que não parar durante dez segundos e festejar nossa casa celeste, este pálido pião azul, exuberante e vivo em meio a tanta escuridão e frio?

domingo, 23 de dezembro de 2012

Reflexões sobre o bem e o mal


 Tão importante quanto o orgulho pelo que se realiza é a humildade de ver o quanto ainda está inacabado 

 O mundo não acabou e estamos aqui, vésperas de mais um Natal. Foi um ano importante para a física e a cosmologia. O tão procurado bóson de Higgs foi encontrado, se bem que não sabemos ainda que bóson é ele. Existem dúvidas que só mais dados podem sanar.

 Seja o Higgs esperado ou um seu primo, vejo isso como um assunto a ser celebrado por toda a humanidade. Não porque a descoberta vá mudar a vida de muita gente, ou porque uma nova tecnologia que resolverá os problemas mundiais de fome e energia vira daí.

 O Higgs representa o triunfo de nossa imaginação e empreendimento, o casamento entre criatividade e engenhosidade que representa o que há de melhor em nossa espécie.

 Pense que a ideia de uma tal partícula veio do cérebro de um punhado de físicos trabalhando na Europa e nos EUA em meados dos anos 1960, quando o Brasil entrava pelo longo túnel da ditatura militar.

 Mas, em ciência, uma ideia só ganha aceitação quando é verificada por experimentos. Isso deveria ser óbvio, já que o objetivo principal da ciência é explicar (ou pelo menos descrever) como funciona o mundo que vemos e medimos.

 Passaram-se quase cinco décadas até que a tal partícula, ou algo como ela, fosse encontrada, num esforço que envolveu milhares de cientistas e engenheiros e que custou bilhões de dólares.

 Esse tipo de empreendimento, caro e envolvendo tanta gente empenhada em um atingir um objetivo comum, não deixa de ter semelhanças com as construções das grandes obras da humanidade, de Stonehenge e das pirâmides egípcias às catedrais medievais e ao Telescópio Espacial Hubble.

 Provamos, a cada vez que obtemos sucesso, que somos mesmo uma espécie única, capaz de grandes feitos quando trabalhamos juntos, seja por livre e espontânea vontade, como no Grande Colisor de Hádrons, a máquina construída na Suíça onde foi descoberto o Higgs, e até sob condições violentas, como ocorria no antigo Egito.

 A cada obra concluída o espírito humano se renova, orgulhoso com o que fez. Mas tão importante quanto esse orgulho é a humildade de ver o quanto ainda não foi feito, o quanto ainda continua inacabado ou incompreendido.

 Se um dos objetivos da ciência é aliviar o sofrimento humano, seria inocente acreditar que tal objetivo será um dia alcançado. Livrar-nos das iniquidades sociais não seria suficiente, mesmo se possível.

 Temos a Natureza, com sua força indomável, sempre a nos pegar de surpresa, como no caso do furacão Sandy aqui nos EUA neste ano, provavelmente uma indicação do tipo de clima extremo que está por vir. Exemplos no Brasil não faltam. Temos também a natureza humana, encalhada numa luta perene entre o bem e o mal, como vemos nas ações tão belas de uns e nas horripilantes de outros.

 Dentro dessa constante polaridade que é nossa existência, o que de melhor podemos fazer, acho eu, é afirmar nossa convicção de que podemos melhorar, de que novas belas obras estão sendo construídas, e não só as de grande porte. Do esforço de cada um vem a esperança de que o bem, mesmo se inevitável contraparte do mal, tem ao menos a chance de superá-lo.

domingo, 16 de dezembro de 2012

Medo do fim

Como pessoas inteligentes creem numa besteira dessas, após centenas de profecias apocalípticas na história?

 SEGUNDO AS profecias que andam aterrorizando uma boa fração da população mundial, esta será minha última coluna. Sexta-feira, dia 21, o mundo acaba. Venho recebendo dezenas de mensagens de pessoas visivelmente preocupadas, achando que desta vez é pra valer, que não temos como escapar. Leitores, podem se acalmar. Garanto que sexta-feira, dia 21, será apenas mais um solstício de verão, o dia mais longo do ano.

No sábado de manhã, você estará tomando seu café tranquilamente, com um sorriso nos lábios, convencido de que essa história de profecia de fim de mundo é mesmo uma bobagem. Tudo será devidamente esquecido e a vida continuará como antes. Pelo menos, até a próxima profecia. No caso dessa, o calendário maia recomeça a cada 13 "baktuns", e cada ciclo tem 5.126 anos.

O calendário maia foi iniciado no dia 13 de agosto de 3114 a.C. É apenas o fim de um ciclo e o começo de outro, típico de culturas que acreditam num tempo circular, ao oposto da nossa, na qual o tempo é linear, com apenas um começo e um fim. Nenhum tablete de barro ou papiro misterioso prevê o fim do mundo. Ao contrário, os pouquíssimos documentos que sobreviveram à dilapidação tropical e ao fanatismo dos padres espanhóis, que queimaram tudo o que encontraram, não oferecem qualquer indicação de fim de mundo. O mesmo ocorre com a ciência.

Várias causas foram oferecidas para provocar o fim: a reversão dos polos magnéticos da Terra, a colisão com um asteroide, instabilidade solar, o planeta Nibiru, alinhamento galáctico etc. A Nasa preparou respostas para todas essas "ameaças" em seu portal e em um vídeo. (Se você entende inglês, eis o link do video: http://www.youtube.com/watch?v=QY_Gc1bF8ds) A história do planeta Nibiru, por exemplo, foi inventada pela médium americana Nancy Lieder, que diz ter um implante na cabeça que permite a ela se comunicar com alienígenas do sistema planetário Zeta Reticuli, a 39 anos-luz de distância.

 Como milhões de pessoas inteligentes acreditam numa besteira dessas e se esquecem de que o mundo ainda não acabou, mesmo após centenas de profecias apocalípticas no decorrer da história? Entre outras coisas, o medo do fim do mundo reflete nosso medo de perder o controle da vida, do nosso destino. Reflete o medo ancestral, encravado em nossa memória coletiva e reconfirmado todos os anos em dezenas de desastres cataclísmicos, de que a natureza é muito mais poderosa do que nós e tem o poder de nos aniquilar a qualquer instante.

 Se nos séculos passados o fim do mundo refletia a ira divina ou a chegada da ressurreição, hoje, com os avanços da ciência, as causas são fenômenos cósmicos devastadores. Mas, como explico em meu livro "O Fim da Terra e do Céu", a simbologia é sempre a mesma: o fim vindo dos céus, sem que possamos nos defender, vítimas de nossos pecados ou de nossa fragilidade.

 Mas não precisa ser assim. Temos um poder enorme para nos defender de medos ancestrais e infundados: a razão. Nossa compreensão da natureza não nos traz apenas celulares e DVDs mas também a certeza de que o conhecimento é a melhor forma de liberdade.

domingo, 9 de dezembro de 2012

A frágil Esfera Azul

Imagem clássica da Terra vista do espaço marcou transição entre exploração cósmica tripulada e robótica a Sexta-feira passada, dia 7, foi o aniversário de 40 anos de uma foto histórica da Terra inteira, vista pela tripulação da Apollo 17.

A foto, tirada de uma distância de 45 mil quilômetros, mostra o planeta em "fase cheia", isto é, com o Sol iluminando-o por trás da Lua, no arranjo Sol-Lua-Terra; para vermos a Lua cheia, o arranjo é invertido: Sol-Terra-Lua. Vemos a África, parte da Antártida e muitas nuvens. Foi a última vez que humanos pisaram num mundo que não o nosso, a sexta missão Apollo a conseguir tal feito. A foto, uma das mais reproduzidas da história, marca um momento de transição: por um lado, a percepção de nosso planeta como uma frágil esfera flutuando na vastidão cósmica deu grande força ao movimento ecológico nos anos 1970.

 Por outro, a própria exploração do espaço também se transformou, já que tripulações humanas ficaram restritas a órbitas "baixas", isto é, próximas da órbita da Terra. Esse é o caso da Estação Espacial Internacional, por exemplo. Outros mundos, como Marte e os outros planetas e luas do Sistema Solar, passaram a ser explorados por máquinas, devido a avanços de tecnologia em robótica e computação. Estendemos nosso alcance ao espaço e aprendemos muito, mesmo que perdendo um pouco do lado heroico que sempre marca viagens ao desconhecido.

 No início deste ano, comemorando os 40 anos da foto histórica, a Nasa lançou uma nova versão da Esfera Azul -compilada remotamente pelo satélite meteorológico Suomi NPP, no dia 4 de janeiro. Desta vez, foi uma máquina, e não os olhos humanos, que controlou a câmera. E são muitas fotos retratando a Terra em hemisférios e ângulos diferentes. Na primeira semana desde seu lançamento no portal Flickr, a imagem -chamada de "Esfera Azul 2012" (a tradução literal é Bola de Gude Azul, mas fica horrível em português), foi vista por mais de 3 milhões de visitantes.

 Do ponto de vista econômico, não há dúvida de que enviar robôs a Marte ou pelas vizinhanças de Saturno é bem mais barato e "safo". Do ponto de vista científico, que não pode ser separado da questão econômica -missões muito caras são, obviamente, muito mais raras-, o ganho tem sido enorme. É o que vemos com a incrível sonda Opportunity, que continua explorando a superfície marciana desde 2004, mesmo que projetada para fazê-lo por apenas 90 dias; e mais recentemente com sua "prima" maior, o jipe-robô Curiosity.

 Segundo a Nasa, o Curiosity acaba de completar sua primeira análise da composição química do solo marciano, encontrando uma rica variedade de compostos, incluindo alguns com carbono. Mas nenhum sinal de vida; não se sabe se esse carbono é nativo de Marte ou se veio de meteoritos ou cometas. Apesar dos avanços, nada se compara à presença humana; o que a sonda faz, com grande lentidão, humanos poderiam fazer rapidamente.

Se quisermos manter vivo o espírito da exploração, temos de continuar enviando humanos a outros mundos. Talvez a solução esteja em colaborações internacionais ou na iniciativa privada. Mesmo com sérios riscos, tenho certeza de que não faltariam candidatos. Grandes exploradores querem voltar, mas sabem que nem sempre voltam.

domingo, 2 de dezembro de 2012

Recriando o Universo



Como simular o passado num acelerador? Basta lembrar da infância quente e densa do nosso Universo
A cosmologia apresenta um problema de ordem prática um tanto complicado: fica difícil fazer experiências com outros universos no laboratório. Temos o nosso único exemplo e basta. O jeito é estudar as suas propriedades -os tipos de matéria que existem nele, a sua temperatura, o seu tamanho, a sua história- e tentar criar explicações plausíveis que as justifiquem.

Alguns físicos chegaram até a especular se seria possível criar um miniuniverso no laboratório. Infelizmente, isso não parece viável.

Universos como o nosso, que têm um momento de origem, carregam com eles a marca do seu passado no que chamamos de "singularidade", em que o tempo começa (o t=0 do relógio cósmico) e o espaço é um ponto de volume zero.

O problema é que, como as leis da física deixam de fazer sentido na singularidade, não sabemos como lidar com ela. Temos de nos contentar com o nosso único Cosmo, estudando-o da melhor forma possível.

Existem duas formas de estudar as propriedades do Universo: recolhendo informação diretamente, pela observação dos objetos que podemos detectar (estrelas, galáxias, buracos negros), e simulando tais propriedades no laboratório.

Não podemos criar universos na bancada, mas podemos recriar partes da história cósmica. Esses "laboratórios" são de dois tipos: colisores de partículas, como o europeu LHC (Grande Colisor de Hádrons), na Suíça, onde foi descoberto o bóson de Higgs em julho, e simulações em computadores.

Como simular o passado cósmico num acelerador de partículas? Basta lembrar que, segundo o modelo do Big Bang, nosso Universo teve uma infância muito quente e densa, em que a matéria que hoje constitui galáxias, planetas e pessoas estava ainda separada em seus componentes mais fundamentais: elétrons e quarks. (Quarks são os integrantes dos prótons e nêutrons.)

Isso porque as ligações entre as partículas de matéria só ocorrem quando não existem forças capazes de separá-las. No passado cósmico, o calor era tão intenso, e a densidade de partículas tão grande (feito um trem da Central do Brasil no final da tarde), que era impossível, que quarks se juntassem para formar um próton, ou que prótons e elétrons se juntassem para formar um átomo de hidrogênio.

Prótons só se formam em torno de um milionésimo de segundo após o "bang", enquanto átomos só se formam 400 mil anos após o "bang".

Quando cientistas do LHC colidem prótons contra prótons (ou átomos) viajando perto da velocidade da luz, as energias das colisões são tão intensas que reproduzem, por frações de segundo, condições semelhantes às que existiam quando o Cosmo tinha apenas milionésimos de segundo de existência.

Com isso, os físicos viajam ao passado e estudam a infância cósmica de forma controlada. Resultados recentes mostram que algumas partículas que escapam da região da colisão viajando em sentidos opostos mantêm uma estranha ligação entre si: fazem caminhos iguais, como se uma soubesse da outra.

Esse efeito, talvez o emaranhamento da física atômica, não havia sido visto ainda nas colisões de partículas. Ao estudarmos a Natureza com novas ferramentas, o inusitado parece ser inevitável.