NASA seleciona missão para asteroide metálico

Visualizações artísticas das sondas Lucy (esquerda) e Psyche (direita). [Imagem: SwRI/SSL/Peter Rubin]

Ciência e negócios

A NASA acaba de anunciar os destinos para seus próximos empreendimentos espaciais - e a escolha revela os múltiplos interesses da agência espacial nos asteroides.

As duas missões são Lucy, que visitará vários asteroides troianos que circundam Júpiter, e Psyche, que visitará o asteroide metálico 16 Psique.

Ambas coletarão informações de grande valor científico, sobretudo sobre a formação do Sistema Solar. Mas também farão uma coletânea inédita de dados sobre os próprios asteroides, dados importantes para os futuros planos de mineração espacial.

Asteroide metálico

A sonda Lucy, que deverá ser lançada em outubro de 2021, chegará a um asteroide do cinturão principal em 2025, prosseguindo depois até Júpiter, onde chegará em 2027. Nos seis anos seguintes, ela explorará seis asteroides troianos, que orbitam Júpiter em "poços de gravidade" de cada lado do gigante gasoso.

Acredita-se que os troianos sejam resquícios de um período anterior da história do Sistema Solar, e assim poderiam conter pistas sobre como os planetas se formaram. O nome da sonda é uma referência à fóssil Lucy, uma Australopithecus de 3,2 milhões de anos que trouxe informações valiosas sobre a formação da raça humana.

A sonda Psyche será lançada em outubro de 2023 para explorar o seu asteroide homônimo, onde chegará em 2030. O asteroide 16 Psique, com mais de 200 km de diâmetro, parece ser feito principalmente de ferro e níquel - em vez de rocha -, o que sugere que ele poderia ser parte do núcleo de um pequeno planeta rochoso destruído em uma colisão com outro planeta ou asteroide.

"O 16 Psique é o único objeto do seu tipo conhecido no Sistema Solar, e esta é a única maneira que os humanos jamais terão para visitar um núcleo. Aprenderemos sobre o espaço interior [da Terra] visitando o espaço exterior," disse Lindy Elkins Tanton, da Universidade Estadual do Arizona, uma das idealizadoras da missão.

Descoberto pelo astrônomo italiano Annibale de Gasparis, em 1852, o 16 Psique sozinho possui 1% de toda a massa existente no Cinturão de Asteroides. [Imagem: ASU/Divulgação]

Classe Descoberta

As duas sondas fazem parte de missões de "classe descoberta" da NASA, que são relativamente baratas - com um limite de US$ 450 milhões. Nessa mesma classe estavam a sonda Messenger, enviada a Mercúrio, a sonda Dawn, que visitou os asteroides Vesta e Ceres, e o laboratório marciano InSight, programado para lançamento em 2018.

As novas informações sobre esses corpos celestes poderão ajudar a definir alvos para missões coma a Osíris-Rex, que deverá trazer à Terra as primeiras amostras de um asteroide, bem como alvos para os projetos de mineração espacial.

Diamante de ouro é criado por moléculas de DNA

O experimento gerou cristais artificiais de ouro com a mesma estrutura do diamante. [Imagem: Wenyan Liu et al. - 10.1126/science.aad2080]

Automontagem

O grande sonho da nanotecnologia é construir as coisas de baixo para cima, átomo por átomo ou molécula por molécula, de forma a criar objetos com qualquer propriedade que se queira e, melhor ainda, materiais multifuncionais, que possam apresentar simultaneamente várias propriedades que possam se manifestar de forma controlada.

Um grande avanço nessa técnica acaba de ser obtido por Wenyan Liu e uma equipe internacional trabalhando no Laboratório Nacional Brookhaven, nos EUA.

Eles desenvolveram uma técnica que faz com que nanopartículas de ouro se organizem na mesma estrutura cristalina do diamante. É como um cristal no qual os átomos de carbono do diamante tivessem sido substituídos pelas nanopartículas de ouro.

As propriedades extraordinárias do diamante - ópticas, eletrônicas, dureza etc. - resultam justamente da sua estrutura cristalina, da forma como os átomos de carbono se organizam.

Isso nos faz imaginar quais outras funcionalidades poderiam ser obtidas de materiais nos quais os átomos de carbono fossem substituídos por outros átomos. É nisso que Liu está trabalhando.

Diamante de ouro montado com DNA

A equipe empregou a técnica mais usada até agora em experimentos desse tipo, a automontagem das nanopartículas guiadas por moléculas sintéticas de DNA. A capacidade de conexão seletiva do DNA permite que ele seja programado para fazer com que nanopartículas se juntem de forma precisa, em um processo de automontagem que começa assim que o DNA e as partículas são postas em uma solução.

As moléculas de DNA foram inicialmente programadas para se juntar em aglomerados de cerca de 20 nanômetros de comprimento e então formar "armadilhas" em forma de pirâmide. A seguir, apontando para o interior das armadilhas, foram adicionadas moléculas individuais de DNA usando sequências T, G, C e A que combinavam com as sequências das moléculas adicionadas às nanopartículas de ouro. Quando misturadas em solução, as bases complementares fizeram o trabalho, aprisionando as nanopartículas de ouro dentro das pirâmides.

Para criar a rede atômica artificial foram usadas bases complementares postas nos vértices dos tetraedros, com cada vértice programado para se ligar a um segundo conjunto de nanopartículas de ouro.

Detalhes das junções que formam os tetraedros e das moléculas de DNA encarregadas de prender as nanopartículas de ouro. [Imagem: Wenyan Liu et al. - 10.1126/science.aad2080]

Quando tudo foi misturado e aquecido, os arranjos tetraédricos formaram super-redes com ordens de longo alcance nas quais as posições das nanopartículas de ouro equivalem à disposição dos átomos de carbono na rede atômica do diamante, só que em uma escala cerca de 100 vezes maior - algo como um "diamante de ouro", só que bem inchado.

Cristais artificiais

"Nós demonstramos um novo paradigma para criar estruturas ordenadas complexas em 3D por meio da automontagem. Se você consegue construir essa rede tão desafiadora, imaginamos que poderemos construir potencialmente qualquer rede atômica que desejarmos," disse o professor Oleg Gang, coordenador do grupo.

O próximo passo é tentar construir estruturas cada vez maiores, que possam gerar esses cristais artificiais de dimensões que permitam o estudo aprofundado de suas propriedades.

Mineração de ouro é feita com açúcar em vez de cianeto

Como acontece com os garimpeiros de sorte, os pesquisadores descobriram sua mina de ouro com açúcar por acaso. [Imagem: Aleksandr Bosoy/Liu et al.]

Encontrar uma mina de ouro nem sempre significa riqueza imediata.

Embora existam os chamados aluviões, locais raros onde o ouro se acumula na forma de pepitas, nas grandes minas o precioso metal não ocorre puro, mas associado com outros elementos, sobretudo o enxofre.

É aí que os problemas começam, porque a separação do ouro desses chamados minérios sulfetados é feita com o supertóxico e perigosíssimo composto chamado cianeto.

Mas as coisas podem começar a mudar.

Zhichang Liu e seus colegas da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, descobriram uma forma promissora de substituir o cianeto por um açúcar derivado do amido de milho.

A técnica para a produção de um ouro mais verde não apenas extrai o ouro do minério, como o faz de maneira mais eficiente, deixando para trás outros metais que normalmente contaminam o ouro, exigindo novas etapas de purificação.

Além disso, o novo processo poderá ser usado para extrair ouro do lixo eletrônico, os produtos eletrônicos de consumo que chegam ao fim da sua vida útil - o processo requer uma moagem inicial para que o ouro do minério ou do lixo eletrônico fique em solução.

Garimpo no laboratório

Como acontece com os garimpeiros de sorte, Liu descobriu sua mina de ouro por acaso.

Ele estava tentando sintetizar uma estrutura cúbica tridimensional que pudesse ser utilizada para armazenar gases e pequenas moléculas.

Inesperadamente, ao misturar sais de ouro com uma espécie de açúcar chamado alfa-ciclodextrina - uma fibra alimentar solúvel com seis unidades de glicose -, o pesquisador verificou a formação quase imediata de "agulhas" de ouro.

"Há um bocado de química empacotada nesses nanofios." [Imagem: Liu et al./Nature Communications]

Depois da decepção inicial de não ver seu experimento produzir cristais em forma de cubo, o pesquisador se deu conta de que a reação estava produzindo um resultado muito mais interessante - ela estava extraindo o ouro dos sais de auratos.

Em vez dos perigosos rejeitos da lixiviação por cianeto, o novo processo produz sais metálicos alcalinos que são relativamente benignos em termos ambientais.

E a técnica poderá render também outras aplicações além da mineração - sobretudo na emergente ciência dos nanofios.

Os nanofios supramoleculares produzidos na reação têm, individualmente, 1,3 nanômetro de diâmetro.

Em cada nanofio, o íon de ouro fica no meio de quatro átomos de bromo, enquanto o íon potássio é cercado por seis moléculas de água - todos esses íons estão dispostos de forma entre anéis de alfa-ciclodextrina.

"Há um bocado de química empacotada nesses nanofios," disse o professor Fraser Stoddart, orientador de Liu, indicando que novos estudos poderão revelar quais são as propriedades dessas estruturas até agora desconhecidas.

Veja alguns resultados recentes envolvendo o comportamento peculiar de vários tipos de nanofios:

Preços do aço e do minério de ferro têm forte alta na China

Preços do aço e do minério de ferro têm forte alta na China

Os contratos futuros do aço e do minério de ferro negociados na China oscilaram perto de máximas de várias semanas nesta sexta-feira, registrando os maiores ganhos semanais desde novembro, em meio à determinação de Pequim para reduzir o excesso de capacidade siderúrgica.  A principal influência no mercado nesta semana foi o movimento da China para fechar unidades produtoras de aço de qualidade inferior até ao final de junho, uma vez que lida com um excedente e também com problemas crônicos de poluição.

O vergalhão mais ativo da Bolsa de Futuros de Xangai acabou fechando em baixa de 0,6 por cento, a 3.194 iuanes (463 dólares) a tonelada. No início da sessão, atingiu 3.247 iuanes, perto da máxima de três semanas de quinta-feira. O produto subiu quase 9 por cento nesta semana, o maior avanço desde o final de novembro.

Já o minério de ferro negociado na bolsa de Dalian fechou em alta de 0,2 por cento, a 607 iuanes por tonelada, depois de atingir uma máxima de quatro semanas de 619 iuanes. O contrato subiu 11 por cento esta semana. A demanda pela matéria-prima siderúrgica tem sido bastante estável, disseram operadores, com as usinas chinesas ainda buscando material de alta qualidade para lidar com os elevados preços do carvão. O minério para entrega no porto de Qingdao teve poucas variações nesta sexta-feira, a 80,54 dólares a tonelada, de acordo com o Metal Bulletin.

Fonte: Exame

Laboratório de Gemologia no IGc é um dos poucos lugares que realizam estudos nessa área no Brasil

Laboratório de Gemologia no IGc é um dos poucos lugares que realizam estudos nessa área no Brasil

Apesar de pouco conhecido, o estudo da gemologia, ciência que se ocupa da pesquisa sobre as propriedades, composição e estrutura de pedras preciosas, também tem espaço na Universidade. Localizado no Departamento de Mineralogia e Geotécnica do Instituto de Geociências (IGc) da USP, o Laboratório de Gemologia é um dos poucos em todo o Brasil a se dedicar à análise do tema. Segundo o professor Rainer Aloys Schultz-Güttler, responsável pelo laboratório desde 1995, “a gemologia abrange muitas áreas e ciências”. Lamenta, entretanto, que o assunto receba pouca atenção no meio acadêmico. “A gemologia precisa de uma divulgação”, diz. E é também nesse sentido que trabalha o Laboratório de Gemologia.

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De acordo com Rainer, a principal forma de funcionamento do laboratório é através das aulas que ele próprio ministra. O professor conta que a disciplina optativa que oferece sobre o tema, chamada “Técnicas Gemológicas”, é composta por duas turmas, com uma média de 25 pessoas em cada. Os alunos são divididos entre estudantes de geologia e alunos especiais, que são externos à Universidade, o que, para Rainer, faz parte de sua filosofia de expansão do conhecimento.

Pesquisa
Além de uma disciplina sobre o assunto, o Laboratório realiza ainda diversos estudos relacionados à área. Rainer explica que o Laboratório já possui projetos de pesquisa sobre quartzo, turmalina, alexandrita, entre outras pedras. Um exemplo disso é uma pesquisa que está sendo desenvolvida por Tatiana Cavallaro, aluna da pós-graduação.

Ela conta que está fazendo testes em diamantes com um espectrofotômetro, aparelho que analisa a interação luz-matéria, para descobrir a relação entre a absorção de luz e a mudança de cor nas pedras. Segundo ela, as pedras incorporam características do ambiente e esse estudo pretende “diferenciar os defeitos que causam cor nos diamantes”. Para Tatiana, sua pesquisa tem como objetivo construir um banco de espectro, de dados, que sirva de consulta dentro e fora da comunidade acadêmica.  Além disso, afirma que pretende facilitar a identificação do que é natural e sintético, “para manter uma ética dentro do comércio”.

Ao mesmo tempo, Rainer afirma que está fazendo um levantamento dos tipos de ágata no Rio Grande do Sul. Segundo o professor, entretanto, a principal função do Laboratório tem sido diferenciar as gemas naturais das gemas sintéticas, produzidas artificialmente, além de fazer análises na pedra como a sua cor, seu tamanho e sua limpeza (número de inclusões).

Estrutura
Para realizar todos esses estudos, o Laboratório conta com variados equipamentos. Entre os mais curiosos, estão o microscópio gemológico, que é diferente dos comuns, pois analisa as inclusões dentro da pedra; o refratômetro, que mede o índice de refração de cada mineral e, assim, serve para identificá-los; e o índice de cor, que diferencia as pedras pela sua coloração, particular a cada tipo.

De acordo com Rainer, porém, “a pesquisa não é só concentrada aqui no Instituto”. Além da infraestrura de outros laboratórios do IGc, como o Laboratório das Químicas e o Laboratório de Microssonda eletrônica, os pesquisadores utilizam ainda equipamentos do Instituto de Física (IF) e do Instituto de Química (IQ) da USP.

O material usado no Laboratório chega através de garimpeiros, ou, em muitos casos, o próprio Rainer compra pedras novas. Em relação às pessoas que visitam a unidade, o professor explica que “a maior parte quer ter uma opinião sobre pedras”.

Existe muito interesse dos alunos sobre o tema. Mas, ao contrário, não há tanto destaque para o assunto no Brasil como um todo. “A maioria dos pesquisadores na área de gemologia são de fora”, afirma o professor, que é um exemplo dessa situação, pois não é brasileiro, e sim, alemão. Segundo ele, deveria haver maior discussão sobre essa questão aqui no Brasil, principalmente devido à grande quantidade de material geológico que o nosso país possui.

USP Online