Por que o Hubble captura vistas detalhadas de galáxias distantes, mas não de Plutão?

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Créditos: Hubble Site.

Por Emily Lakdawalla
Publicado no The Planetary Society

Como é que as imagens do Hubble de galáxias a bilhões de anos-luz de distância são tão belamente detalhadas, mas as imagens de Plutão, que está muito mais perto, são apenas pequenas bolhas? Eu me fiz esta pergunta, ou variações dela, muitas vezes. De fato, é difícil de entender; em nossas cabeças a distância até Plutão é considerada “longe” e a distância de outras galáxias “muito longe”, mas eu duvido que muitas pessoas tenham alguma compreensão intuitiva para o quão longe uma dessas distâncias é, muito menos seus tamanhos relativos. (Eu certamente não consigo.)

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A boa notícia é que um pouco de matemática bastante básica vai ajudá-lo a entender por que as imagens de galáxias são assim:

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Enquanto as imagens de Plutão e suas luas são parecidas como esta:

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A questão básica que nós estamos pedindo aqui é, quão grande as galáxias e Plutão aparecem no céu? Para responder a essa pergunta, precisamos saber os seus tamanhos e distâncias.

  • De acordo com nossos dados, a galáxia NGC 5584 (mostrada nessa imagem do Hubble) está à cerca de 72 milhões de anos-luz de distância, sendo que abrange 50.000 anos-luz de tamanho.
  • Na data da imagem de Plutão e suas luas (7 de Julho de 2012), o Simulador do Sistema Solar nos dizia que Plutão está à 4.675 bilhões de quilômetros da Terra, com 2400 quilômetros de diâmetro.

Para medir o quão grande essas coisas aparecem no nosso céu, podemos tomar a relação dos tamanhos dessas coisas às suas distâncias. Mas não tome as suas calculadoras ainda. Antes de começar a perfuração em números com muitos zeros, você deve primeiro fazer uma verificação da realidade mental sobre suas proporções na ordem de grandeza.

  • A proporção da galáxia é cem mil de tamanho dividido por uma centena de milhões de distância; essa relação deve ser em torno de um milésimo.
  • A proporção de Plutão é um mil de tamanho dividido por um bilhão de distância; essa relação deve ser em torno de um milionésimo.
  • Então, nós já sabemos que a galáxia deve aparecer cerca de mil vezes maiores no céu do que Plutão!

É importante fazer uma verificação da realidade como esta em primeiro lugar, porque quando você está lidando com números muito grandes ou muito pequenos, esquecendo-se de um zero na sua calculadora pode afetar muito o resultado de seus cálculos. Agora que fizemos isso, podemos lidar com os números reais.

  • Para a galáxia, 50.000 anos-luz / 72 milhões de anos-luz = 0,00069
  • Para Plutão, 2400 km / 4,675 bilhões quilômetro = 0,00000051
  • Tome a relação dos dois e você verá que a galáxia aparece 1.300 vezes maior do que Plutão. (Veja, a nossa estimativa anterior da ordem de grandeza de mil vezes maior era muito perto disso.)

Como o Hubble deve ver a galáxia ou Plutão? Para responder a essa pergunta, você precisa saber a resolução angular da câmera do Hubble. A Wide Field Camera 3 (WFC3) foi utilizada para essas duas fotos. Procure a sua resolução angular e irá descobrir que é de 0,04 segundos de arco. (Um arco é 1/3600 de grau.) Ou seja, um único pixel do Hubble abrange um ângulo de 0,04 segundos de arco.

Eu gostaria de converter este número em radianos: 0,04 arcsec * 1/3600 grau/arcsec * 2pi radianos / 360 graus = 0,00000019 radianos, ou 0,19 micro radianos. Por que eu gostaria de fazer esta conversão? Por causa de um truque que você pode fazer com as medidas angulares quando você está lidando com ângulos muito pequenos. Quando o ângulo é muito pequeno, a tangente desse ângulo é aproximadamente o mesmo que o ângulo, quando você está expressando o ângulo em radianos.

tangente

Lembra-se de como calcular a tangente de um ângulo? Tangente é o comprimento do lado oposto ao ângulo dividido pelo comprimento do lado adjacente ao ângulo. O nosso triângulo é tão fininho que é uma aproximação razoável para chamar-lhe um triângulo reto. Olhando para a nossa galáxia no céu, estamos a falar da largura da galáxia dividida pela sua distância do observador – a mesma relação que temos calculado antes.

Por isso, a relação entre a largura da galáxia a uma certa distância de nós, 0,00069, diz-nos o ângulo que a subtende no céu, em radianos. Divida isso por pela resolução angular da WFC3 em radianos por pixel, 0,00000019 e você obtém 3600 pixels. Nós calculamos anteriormente que Plutão é 1/1300 visível – o que não é sequer 3 pixels na horizontal no Hubble.

Plutão é um mundo pequeno, mas mesmo se você colocar Júpiter (que é 60 vezes maior) na distância de Plutão do Sol, seriam visíveis apenas 150 pixels na horizontal – uma medida ainda muito menor do que a da galáxia.

As galáxias estão longe, é verdade, mas muitas delas são maiores que recompensam o quanto estão longe, pelo menos em comparação com os mundos dentro do nosso sistema solar. Pense nisso por um momento: como algo que está milhões de anos-luz distante ainda pode aparecer mil vezes maior do que algo que é dentro do nosso próprio sistema solar.

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Há uma nave espacial a caminho de Plutão, agora, com uma câmera muito aguçada. New Horizons está além da órbita de Urano agora, e está mais perto de Plutão do que a Terra. De fato, Plutão está distante da sonda a apenas um bilhão de quilômetros de distância, enquanto a Terra está a cerca de 4 bilhões de quilômetros de distância; assim New Horizons está 4 vezes mais perto de Plutão do que a Terra.

A Nasa ainda não divulgou fotos, mas já começou a analisar a poeira e o plasma nas proximidades de Plutão. As primeiras imagens, segundo a agência, devem ser divulgadas no início de fevereiro – e foram prometidas imagens incríveis (melhores do que as do Hubble) em maio.

Uma janela para o passado: William Smith e a Estratigrafia

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New Geological Map of England and Wales. Mapa proposto por William Smith no ano de 1820. Créditos: British Geological Survey.

Não encontramos a história da civilização e da evolução divina do planeta Terra apenas em meios físicos e materiais, mas podemos também visualizá-la por meios naturais exibidos pela Natureza.

Quando me refiro a meios naturais, foi exatamente à Natureza e a sua incrível capacidade de deixar pequenos ‘farelos’ do que um dia a Terra fora… e um excepcional cientista do século XVIII e XIX, acabou observando atentamente tais detalhes, levando à elaboração e criação de uma das maiores áreas da Geologia atualmente: a Estratigrafia. Conheça William Smith, e sua contribuição para esta ciência.


 

Imagine-se na segunda metade do século XVIII, onde o Iluminismo ainda existia, e é claro, a Revolução Industrial se consolidava na Inglaterra. Novas técnicas de produção de ferro e aço – fora o desenvolvimento do motor a vapor – acabaram permitindo uma expansão no âmbito da construção civil, principalmente dedicadas às construções de incríveis estruturas metálicas. O carvão extraído das minas era a principal base da Revolução Industrial, cujo material alimentava as grandes máquinas a vapor, que aquecia as lareiras das casas (cujo número estava aumentando proporcionalmente).

A demanda de carvão crescia, e com isso as indústrias precisavam de um amplo transporte deste mineral pelo território inglês, levando assim à construção de um vasto canal de rios pelo país. Durante os anos seguintes da década de 1760, fora inaugurado uma grande quantidade de obras do gênero; tudo uma grande parte de um ciclo vicioso do comércio, pulsante na economia britânica.

Através deste mundo de dinheiro e capitalismo, poucos ali imaginavam que desta ‘tais’ obras, viria a surgir uma das observações mais importantes e até atualmente usada e estudada no meio geológico.

O “pai” da Estratigrafia

William Smith, nascera em Oxfordshire, como um simples camponês. Ao completar seus 18 anos de idade, em 1787, era estudante de um agrimensor. Como naquela época – e como dito anteriormente -, a grande demanda por matérias primas estava em alta, havendo então uma grande dependência de mão de obra, no caso, para Smith. Fora trabalhar nos campos de carvão de Somerset e na construção do canal fluvial de Somerset Coal Seu trabalho era simples: exigia observações minuciosas do caráter e da ordem das camadas de rochas em escala regional.

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Durante o trabalho na mina de carvão, Smith acabara percebendo que as rochas estavam distribuídas em camadas ou estratos distintos. Porém, ele já sabia de que este comportamento de deposição das camadas de rochas na posição horizontal já havia sido estabelecido um século antes, pelo bispo dinamarquês Nicolau Steno. Mas, Smith percebeu que ‘tal’ comportamento de deposição se estendia-se de forma contínua e que os diferentes estratos de rochas poderiam ser identificados de um certo modo; mesmo estes apresentarem quilômetros de extensão em toda a Grã-Bretanha. 

“E como William Smith percebera isto? Qual seria o modo de identificação?”. Simples… FÓSSEIS!

Fósseis: os marcadores-naturais dos estratos

Durante seu trabalho nas minas e nas construções de canais pela Inglaterra, Smith se baseou na constatação de que as rochas que estavam expostas nos canais em construção, nas montanhas, nos vales e a fins, poderiam ser ordenadas, diferenciadas e identificadas através de características básicas presentes nas próprias rochas… e é claro, a ordem e presença dos fósseis nestas.

Baseando-se nesta sua interpretação, ele conseguiu acompanhar o posicionamento, distribuição e inferir relativamente as idades das rochas e estratos daquela região, com a ajuda dos fósseis e das características presentes nas ‘camadas de terra’. Embora um estrato acabe se inclinando, se dobrando, ou afunde quase para se desaparecer, os fósseis estariam ali prontos para serem utilizados como um “ticket ou sinalizador” das rochas, onde quer que estivessem e até aonde elas se distribuíam ou se estendiam – saberiam seu nome… junto com sua idade e características.

Veja bem, tal método elaborado por Smith (e expresso acima), também serviu e serve até hoje como uma forma de Datação Relativa das Rochas, onde a utilização de fósseis permite estabelecer uma relação de idade entre ambos estratos e camadas. William chamara isto de “princípio da sucessão faunística”).

A representação da Sucessão Faunística. Créditos: The Changing Earth - Introduction to Geology (2nd ed.), by Mears, Jr., D. Van Nostrand Co., 1977.
A representação da Sucessão Faunística. Créditos: The Changing Earth – Introduction to Geology (2nd ed.), by Mears, Jr., D. Van Nostrand Co., 1977.

 O mapeamento estratigráfico 

Após longos anos coletando informações das rochas britânicas, Smith publicara em 1815, o que viria a ser o primeiro mapa estratigráfico “que mudou o mundo”, como muitos disseram. O mapa em si, consolidado com as técnicas de mapeamento geológico da época, introduzindo sua forma de analisar e diferenciar as rochas utilizando fósseis para datar e correlacionar as rochas em uma escala regional.

"O Mapa Geológico da Inglaterra, País de Gales e Parte da Escócia", publicado em 1815. O primeiro mapa geológico do tipo. Créditos: British Geological Survey.
“O Mapa Geológico da Inglaterra, País de Gales e Parte da Escócia”, publicado em 1815. O primeiro mapa geológico do tipo. Créditos: British Geological Survey.

William Smith utilizou cores chamativas para diferenciar e representar unidades rochosas por toda a Grã-Bretanha. Tal trabalho serviu como modelo para os mapas geológicos subsequentes.

Atualmente, o mapa está pendurado na parede da Geological Society, em Piccadilly, Londres.

O legado de William Smith

Antes de morrer, este grande homem obteve seu grande e merecido reconhecimento pela sociedade geológica; atualmente conhecido como o “pai da estratigrafia”, Smith contribuiu com a sua incrível capacidade de observar as sequências sedimentares, e nelas, identificar e correlacionar através dos fósseis, suas continuidades, suas identificações e principalmente reconhecer novos estratos sedimentares. Não é à toa que os britânicos o chamam por “pai de Geologia inglesa”, também.


Referências bibliográficas

Decifrando a Terra / organizadores Wilson Teixeira…[et. al] . — 2. ed. — São Paulo : Companhia Editorial Nacional, 2009. Pags: 288-291.

Uma História da Ciência / Michael Mosley e John Lynch. — 1. ed. — São Paulo: Editora Zahar, 2011.

Paleontologia: conceitos e métodos. volume 1/editor, Ismar de Souza Carvalho. — 3. ed. — Rio de Janeiro: Interciência, 2010. Pag: 97.

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Crédito da Imagem: Bigstock.

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Representação de uma família Homo erectus. Crédito: Academic.

A todos os leitores desse texto, tenho um aviso importante a dar, antes que o leiam ou se vão o ler novamente.

Ele teve uma repercussão bem maior do que eu e o próprio UR esperava, acabou entrando nos mais diversos meandros internet à fora e alcançando públicos variados, por esse motivo, recebi inúmeros elogios e inúmeras críticas também, mas quero ressaltar um comentário em especial que acho que resume bem todos os erros que cometi, podem lê-lo aqui.

Levando em conta todos os comentários (podem ter certeza que li todos, absolutamente todos, que chegaram ao meu conhecimento) eu pretendo futuramente escrever uma versão 2.0 desse texto, explicando melhor os processos, aumentando e explicitando a bibliografia e fazendo ele ficar ainda mais didático, sem perder a qualidade. Quando farei isso? No momento não posso, pois estou ocupado, mas prometo que será o mais breve possível, nesse meio tempo irei pesquisar melhor o assunto e estudar o máximo que conseguir para que possa redigir um artigo excelente a todos vocês, leitores.

Fim do adendo


Antes de mais nada, quero dizer que as chances de eu ser chamado de “positivista”, “darwiniano” e afins, são altíssimas, então sugiro que leiam este excelente artigo. O texto a seguir nasceu de um questionamento de um amigo tal qual o apresentado no título. Outra coisa que precisa ser dita é que, aqui, expresso uma simplificação de um complexo processo que precisou de milhões de anos para acontecer, então, se parecer resumido demais, é por isso. Por fim, deixo nas referências o vídeo no qual conheci tal teoria e que usei como guia para acrescentar algumas coisas.


Na época de nossos antepassados, milhões de anos atrás (por volta de 4 milhões, para ser mais exato), a fêmea era muito independente. Ela vivia totalmente do jeito que queria (ou que lhe era possível querer) e provia os seus filhotes da forma que bem entendesse. Quando estava no cio, ela simplesmente ia até um local e expunha suas genitálias, assim como os bonobos fazem hoje em dia. O comportamento é retratado no excelente livro Eu, Primata, do biólogo Frans De Waal. A fêmea, que nessa época tinha a genitália bem perto do ânus, ficava em posição de quatro expondo sua vagina e liberando feromônios em um local no meio da floresta ou savana. Alguns machos interessados chegavam (às vezes, muitos num só dia) e copulavam com ela. Isso aumentava as chances de sucesso da reprodução e vários outros fatores que tornavam as possibilidades dela engravidar quase que certas.

Ela engravidava, isolada dos machos, e então paria, cuidando de seus próprios filhotes junto com as outras fêmeas também independentes. O macho, basicamente, tinha o papel só de reprodutor.

Com o tempo, o canal vaginal da fêmea foi chegando mais pra frente, se distanciando do ânus e ficando mais frontal do que traseiro. A fêmea mudou suas táticas de “sedução”. Ela abordava um macho X e então poderia fazer grooming (ou catação –  que é aquele processo de alguns mamíferos, principalmente primatas, afagarem e acariciarem o pelo de outro espécime enquanto catam parasitas), ou poderia simplesmente ir direito para intenção sexual, expondo sua vagina ou acariciando o pênis do macho. Muitas vezes, o próprio macho que ia de encontro à ela, que estaria exalando feromônios por conta do cio. Só que, como a vagina estava mais para frente, a posição de quatro já não era mais tão confortável, então começa-se a fazer sexo um de frente para o outro. O contato visual misturado à ocitocina (o famoso “hormônio do amor”, que é produzido durante o sexo. Ele tem várias funções, entre elas, diminuir o sangramento durante o parto, estimular a liberação do leite durante a amamentação e desenvolver empatia e carinho pelo espécime no qual está se copulando), criava um vínculo entre os copuladores. O via ali uma fêmea na qual ele criou um vínculo emocional e, além disso, uma chance de ter uma garantia de cópula sem precisar de um gasto elevado de energia para competir por isso. A fêmea, além de tudo isso, encontrava um ser ligeiramente mais forte que tornaria a criação de seu filhote mais segura.

Nesse momento, nasce a família! O macho querendo uma cópula segura e estável e a fêmea querendo o mesmo, além da proteção durante a gestação e depois do nascimento do filhote. Isso causou muitas mudanças evolutivas na fêmea, como parar de produzir feromônios sentidos pelo macho à distância, mudança nas características sexuais femininas (seios mais arredondados e volumosos, por exemplo), alterações hormonais bruscas, além de todas as outras transformações evolutivas causadas por outros fatores.

Mas, quando o macho se tornou dominante e a fêmea deixou de ser independente? Quando o acordo pendeu mais para um lado do que para o outro? Ao que tudo indica, os dois no início viviam pacificamente e não havia superioridade de um pelo outro. Encontra-se machos e fêmeas enterrados da mesma forma, por exemplo. Eles não tinham porquê para competir, só para cooperar. Estava bom para os dois lados. Mas o que aconteceu? O macho precisava manter a fêmea, pois, caso contrário, ela poderia partir em busca de outro macho mais saudável Isto é, levando em conta que o social e o mental (entenda isso como a capacidade de se socializar e a inteligência, ou capacidade de raciocinar complexamente) naquela época eram coisas bem rudimentares e mal poderiam ser considerados atrativos sexuais. As características biológicas (não que o social e o mental não sejam biológicos, apenas para ser mais didático) eram levadas mais em conta. Então, se um macho com o corpo em triângulo invertido (ombros largos, cintura e quadris finos – que indica à fêmea que esse macho é saudável) passasse por ali, ela iria querê-lo, se o seu parceiro fosse menos “biológico”. O que iria impedi-la? Violência? Ora, uma característica forte da violência, é o ódio que ela causa. Se o macho começasse a tratá-la de forma violenta por conta disso, ela viveria com aversão ao parceiro e com a ideia de fugir, assim que tivesse a primeira oportunidade. Violência então não seria uma resposta segura. Então o que usar? Aquilo de mais forte que há no ser humano, mais forte do que a própria força bruta… As ideias!

Cria-se, então, entre os machos, formas de tornar a fêmea um ser mais passivo. Milhões de anos de complexos processos criam as religiões, as culturas e os contratos sociais que enaltecem a figura do homem como o provedor absoluto ou patriarca e a mulher como a dona de casa que cuida dos filhos e da manutenção do lar (já que, ficando em casa, o risco da procura por outros machos diminuiria bastante).

Referências

  • BERENSTEIN, E. A inteligência hormonal da mulher.
  • CRENSHAW, T. L. A alquimia do amor e do tesão: como os hormônios sexuais determinam quem, quando e com que frequência nós amamos.
  • GOLDENSTEIN, E. Adolescência: a idade da razão e da contestação.
  • GOULD, Stephen Jay. A galinha e seus dentes. Editora Paz e Terra. 1992
  • GOLEMAN, D. Inteligência Emocional: a teoria que redefine o que é ser inteligente.
  • HALBE, H. W. Tratado de Ginecologia
  • MACHADO, A. Neuroanatomia funcional.
  • POLLACK, R. O corpo da deusa.
  • RAMSEY, N. A mulher do próximo milênio.
  • SILVA, A. C. Sexualidade Comparada.
  • WAAL, Frans de. Eu, Primata. Editora Companhia das Letras