Vapor de água no espaço pode se originar das estrelas

Agência Fapesp - 02/09/2010

Quando o vapor de água foi descoberto, em 2001, ao redor da CW Leonis, os astrônomos acreditaram que ele se originaria de uma densa população de cometas. Essa hipótese agora foi descartada.[Imagem: Nasa]

Água de cometas

Astrônomos encontraram uma nova explicação para a presença de vapor de água ao redor de uma estrela gigante vermelha quase no final de sua vida.

O vapor de água, a uma temperatura de cerca de 700º C, foi detectado em 2001 ao redor da estrela CW Leonis, rica em carbono, algo até então inédito.

A melhor explicação então encontrada foi que a estrela deveria ser circundada por uma grande quantidade de cometas e asteroides, de onde se originaria a água - uma hipótese difícil de verificar para uma estrela que está a 650 anos-luz da Terra.

Água nas estrelas

Agora, um grupo de pesquisadores europeus decidiu estudar a mesma estrela usando imagens do telescópio espacial Herschel, lançado em maio de 2009 pela Agência Espacial Europeia (ESA).

Eles identificaram dezenas de linhas de vapor de água no espectro eletromagnético da CW Leonis - também conhecida como IRC+10216 - uma gigante vermelha.

Embora tenha uma massa de apenas 8 a 9 vezes a massa do Sol, a estrela é centenas de vezes maior - se fosse colocada no lugar do Sol, a CW Leonis se estenderia até além da órbita de Marte.

Segundo os cientistas, algumas das linhas espectrais são produzidas por transições de estados altamente excitados que, ao serem analisados, indicaram temperaturas que variam entre -200º C e 800º C.

Isso significa que a água não deriva da vaporização de gelo de outros corpos celestes, como cometas, e que ela está se formando em regiões muito próximas da estrela, onde cometas não poderiam existir de forma estável.

Os cientistas sugerem que uma explicação possível para a presença de vapor é a produção fotoquímica de água por meio da ação de fótons ultravioleta, provavelmente vindos do espaço interestelar. [Imagem: ESA]

Assim, o vapor de água deve estar presente no chamado envelope interno da estrela.

Os cientistas sugerem que uma explicação possível para a presença de vapor é a produção fotoquímica de água por meio da ação de fótons ultravioleta, caso o envelope da estrela tenha uma estrutura que permita a penetração da luz até as regiões mais próximas em seu entorno.

Esses fótons ultravioleta se originariam da própria estrela ou, mais provavelmente, do espaço interestelar.

Química estelar

A descoberta expõe o fato de que o conhecimento sobre a química das estrelas mais velhas "ainda é rudimentar", dizem os astrônomos.

A rigor, a presença de vapor de água em temperatura tão elevada ao redor de uma estrela altera o conhecimento atual sobre química estelar, uma vez que em um ambiente com muita presença de carbono, em equilíbrio termodinâmico, não se esperava que moléculas cheias de oxigênio (com exceção de monóxido de carbono) estivessem próximas.

A descoberta também contradiz a ideia de que vapor de água não poderia se originar dos entornos de uma estrela, mas apenas a partir de regiões mais frias e distantes.

Bibliografia:

Warm water vapour in the sooty outflow from a luminous carbon star
L. Decin, M. Agúndez, M. J. Barlow, F. Daniel, J. Cernicharo, R. Lombaert, E. De Beck, P. Royer, B. Vandenbussche, R. Wesson, E. T. Polehampton, J. A. D. L. Blommaert, W. De Meester, K. Exter, H. Feuchtgruber, W. K. Gear, H. L. Gomez, M. A. T. Groenewegen, M. Guélin, P. C. Hargrave, R. Huygen, P. Imhof, R. J. Ivison, C. Jean, C. Kahane, F. Kerschbaum, S. J. Leeks, T. Lim, M. Matsuura, G. Olofsson, T. Posch, S. Regibo, G. Savini, B. Sibthorpe, B. M. Swinyard, J. A. Yates, C. Waelkens
Nature
2 September 2010
Vol.: 467, 64-67
DOI: 10.1038/nature09344

Cientistas pedem renascimento global da energia nuclear

Colin Smith - 01/09/2010

O plano vislumbra a criação de reatores nucleares com peças substituíveis, minirreatores portáteis, reatores instalados em navios fornecendo "energia limpa" para os países e um florescimento de aplicações na área médica. [Imagem: Stefan Kühn/Wikimedia]

Um grupo de cientistas britânicos traçou um plano mestre de 20 anos para o renascimento mundial da energia nuclear.

O plano vislumbra a criação de reatores nucleares com peças substituíveis, minirreatores portáteis, reatores instalados em navios fornecendo "energia limpa" para os países e um florescimento de aplicações na área médica.

Usinas nucleares portáteis

Os cientistas, do Imperial College London e da Universidade de Cambridge, sugerem um plano em duas fases. Na primeira, os países que já possuem infraestrutura nuclear substituiriam ou aumentariam a vida útil das suas centrais nucleares. Isto prepararia o mundo para a segunda fase, de expansão global da indústria nuclear, por volta do ano de 2030.

A equipe, que revisou uma série de estudos publicados por outros cientistas, afirma que seu roteiro pode preencher uma lacuna na produção de energia, na medida que as centrais nucleares antigas, assim como as plantas a gás e carvão ao redor do mundo estão sendo desativadas; e, segundo eles, ajudaria a reduzir a dependência do planeta dos combustíveis fósseis.

"Nosso estudo explora as possibilidades entusiasmantes que um renascimento da energia nuclear pode trazer para o mundo. Imagine usinas nucleares portáteis que, no final de sua vida útil, possam ser enviadas de volta ao fabricante para reciclagem com total segurança, eliminando a necessidade de os países lidarem com resíduos radioativos. Com o investimento necessário, essas novas tecnologias poderiam ser viáveis.

"Preocupações sobre as mudanças climáticas, a segurança energética e o esgotamento das reservas de combustíveis fósseis têm estimulado um renascimento do interesse na produção nuclear de energia e nossa pesquisa define uma estratégia para o crescimento da indústria a longo prazo, incluindo o processamento e o transporte dos resíduos nucleares de uma forma segura e responsável," entusiasma-se o professor Robin Grimes, um dos autores do estudo.

Reatores rápidos

Os pesquisadores sugerem em seu estudo que, com base no desenvolvimento atual das tecnologias, novos tipos de reatores muito mais eficientes do que os reatores atuais poderiam ser colocados em funcionamento por volta de 2030.

Hoje, a maioria dos países possui reatores de água leve, que utilizam apenas uma pequena porcentagem do urânio para gerar energia, o que significa que o urânio é usado de forma ineficiente. A equipe sugere que poderiam ser desenvolvidos novos "reatores rápidos", capazes de usar o urânio com uma eficiência aproximadamente 15 vezes maior, o que significaria que as reservas de urânio poderiam durar mais tempo, garantindo a segurança energética dos países.

Outra ideia é desenvolver reatores com peças substituíveis, de modo que eles possam durar mais de 70 anos, em comparação com os 40 ou 50 anos que as usinas podem operar atualmente.

Os reatores estão sujeitos a condições adversas, incluindo a radiação e temperaturas extremas, o que significa que as peças degradam-se ao longo do tempo, afetando a vida do reator. Reatores com peças substituíveis se tornariam muito mais eficientes e seguros para funcionar durante longos períodos de tempo.

Tecnologias nucleares flexíveis

Para os países que não têm uma indústria nuclear estabelecida, os cientistas sugerem a adoção de tecnologias nucleares flexíveis.

Uma das propostas inclui o uso de usinas nucleares a bordo de navios, que poderiam ser ancorados ao longo da costa, gerando eletricidade para as cidades próximas. Isso poderia reduzir a necessidade de construção de grandes redes de distribuição, tornando mais rentável para os governos a introdução de uma indústria nuclear a partir do zero.

Os pesquisadores também sugerem a construção de reatores modulares pequenos que nunca precisem de reabastecimento. Eles poderiam ser entregues a países como unidades seladas, gerando energia por cerca de 40 anos.

No final de sua vida, o reator seria devolvido ao fabricante para desativação e eliminação. Como o manuseio do combustível nuclear não é feito no período de geração de eletricidade, a equipe afirma que as doses de radiação para os trabalhadores seriam reduzidas, o que significa que as plantas seriam mais seguras de se operar.

Os cientistas acreditam que a implementação de tecnologias flexíveis, como reatores que possam ser devolvidos ao fabricante no final de sua vida útil, também desempenharia um papel importante na prevenção da proliferação de armas nucleares, já que somente o país de origem teria acesso ao combustível, o que significa que outros países não poderiam reprocessar o combustível para uso em armas.

No futuro imediato, os pesquisadores sugerem que a primeira fase do pretendido renascimento da indústria nuclear se baseará na extensão da vida útil das atuais centrais nucleares.

Isso poderia ser possível através do desenvolvimento de novas tecnologias para o monitoramento dos reatores, permitindo-lhes durar mais tempo porque os engenheiros poderiam avaliar continuamente o desempenho e a segurança das usinas.

Lixo nuclear

Os pesquisadores dizem também que é necessário desenvolver novas estratégias globais para lidar com o combustível irradiado e com os componentes radioativos.

Até hoje os países não criaram uma estratégia coordenada para lidar com os resíduos nucleares. Uma das sugestões é o desenvolvimento de centros regionais, para onde os países poderiam enviar os seus resíduos para reciclagem, criando novas indústrias no processo.

"No passado, havia a percepção do público de que a tecnologia nuclear não era segura. Entretanto, o que a maioria das pessoas não sabe é quanta ênfase a indústria nuclear coloca na segurança. Na verdade, a segurança está no coração da indústria. Com melhorias contínuas no projeto dos reatores, a energia nuclear continuará a cimentar a sua posição como uma parte importante do nosso fornecimento energético no futuro," diz o professor Grimes.

No entanto, os autores advertem que os governos ao redor do mundo devem investir mais na formação da próxima geração de engenheiros nucleares. Caso contrário, a não terão pessoal qualificado em número suficiente para tornar o renascimento da indústria nuclear uma realidade.

Bibliografia:

Generating the option of a two-stage nuclear renaissance
Robin W. Grimes, William J. Nuttall
Science
13 August 2010
Vol.: 329: 799-803
DOI: 10.1126/science.1188928