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Avanço: os relógios atômicos mais recentes podem resolver as estruturas internas da Terra

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Os relógios atômicos portáteis ultraprecisos estão à beira de uma descoberta. Uma equipe internacional liderada por cientistas do Universidade de Zurique mostra que pode ser possível usar a última geração de relógios atômicos para resolver estruturas dentro da Terra.

Uma equipe internacional liderada por astrofísicos Philippe Jetzer e Ruxandra Bondarescu da Universidade de Zurique está convencido de que relógios atômicos portáteis ultraprecisos farão a identificação de depósitos minerais ou recursos hídricos ocultos dentro da Terra usando relógios uma realidade na próxima década. Eles dizem que tais relógios fornecerão a medição mais direta do geóide - a verdadeira forma física da Terra. Também será possível combinar relógios atômicos medições para métodos geofísicos existentes para explorar o interior da Terra.

Hoje, o geóide da Terra - a superfície de potencial gravitacional constante que estende o nível médio do mar - só pode ser determinado indiretamente. Nos continentes, o geóide pode ser calculado rastreando a altitude dos satélites em órbita. Escolher a superfície certa é um problema complicado e de vários valores. A resolução espacial do geóide calculado desta forma é baixa - aproximadamente 100 km.

[caption id = "attachment_1221" align = "aligncenter" width = "519"] Um protótipo inicial de relógio atômico de alta precisão, ACES (Atomic Clock Ensemble in Space), já deve ser levado para o Laboratório Espacial de Columbus na Estação Espacial Internacional (ISS) em 2014. [Fonte da imagem:Agência Espacial Europeia ESA, D. Ducros][/rubrica]

Usar relógios atômicos para determinar o geóide é uma idéia baseada na relatividade geral que foi discutida para o últimos 30 anos. Relógios localizados a distâncias diferentes de um corpo pesado como a nossa Terra marcam em ritmos diferentes. Da mesma forma, quanto mais perto um relógio está de uma estrutura subterrânea pesada, mais devagar ele bate - um relógio posicionado sobre um minério de ferro vai bater mais devagar do que um que fica acima de uma caverna vazia. “Em 2010 relógios atômicos ultraprecisos mediram a diferença de tempo entre dois relógios, um posicionado 33 centímetros acima do outro ”, explica Bondarescu antes de acrescentar:“ O mapeamento local do geóide a uma altura equivalente a 1 centímetro com relógios atômicos parece ambição, mas ao alcance de tecnologia de relógio atômico. ”

De acordo com Bondarescu, se um relógio atômico for colocado ao nível do mar, ou seja, na altitude exata do geóide, um segundo relógio pode ser posicionado em qualquer lugar do continente, desde que esteja sincronizado com o primeiro relógio. A conexão entre os relógios pode ser feita com cabo de fibra ótica ou via satélite de telecomunicações, desde que a transmissão seja confiável. O segundo relógio marcará mais rápido ou mais devagar, dependendo se ele está acima ou abaixo do geóide. A medição local do geóide pode então ser combinada com outras medições geofísicas, como as dos gravímetros, que medem a aceleração do campo gravitacional, para se ter uma ideia melhor da estrutura subterrânea.

Em 2022 no mínimo, um relógio atômico portátil ultrapreciso voará para o espaço a bordo de um Satélite ESA, ”Diz Professor Philippe Jetzer, o delegado suíço para a missão do satélite STE-Quest destinada a testar a teoria da relatividade geral com muita precisão. Já em 2014 ou 2015, o “Conjunto de relógios atômicos no espaço ACES”Deve ser levado ao Estação Espacial Internacional ISS. ACES é um protótipo inicial que ainda não possui a precisão de STE-QUEST.


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