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MÓDULO 4.2.1: PRINCIPAIS CENTROS DE PESQUISA NO EXTERIOR No mundo existem diversos centros de pesquisa dedicados ao estudo do campo magnético da Terra. Nesse módulo vamos listar alguns destes institutos e seus principais pesquisadores. É claro que muitos outros importantes centros de pesquisa existem e você pode pesquisar mais sobre isso. Começaremos descrevendo alguns centros de pesquisa no exterior até chegar aos institutos do Brasil. ETH – Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (Instituto Federal Suiço de Tecnologia de Zurique) Homepage: http://www.epm.ethz.ch/ Essa instituição foi fundada em 1855, oferece um excelente ambiente de estudo para pesquisadores em tempo integral. É uma das principais universidades internacionais de tecnologia e das ciências naturais. O ETH tem mais de 17 mil estudantes de aproximadamente 80 países diferentes, dos quais 3.700 cursam o doutorado. Possuem um quadro com 400 professores que ensinam e realizam pesquisas nas áreas de geomagnetismo, arquitetura, engenharia, matemática, ciências naturais e ciências sociais. Esse instituto aparece regularmente no topo de rankings internacionais como uma das melhores universidades do mundo. Vinte e um dos ganhadores do prêmio Nobel estudaram, ensinaram ou realizaram pesquisas no ETH. Um dos principais pesquisadores na área da geofísica do ETH é o Dr. Andrew Jackson, que iniciou sua pesquisa neste instituto em janeiro de 2006. Ele atualmente dirige o grupo de magnetismo terrestre e planetário no Instituto de Geofísica. O Dr. Jackson realizou seu doutorado em Cambridge e fez seu pós-doutorado na Universidade de Harvard. O modelo global “gufm1” foi desenvolvido por Jackson. Outro pesquisador importante no ETH é o Dr. Alexei Kuvshinov que
trabalha principalmente com modelagem da condutividade elétrica do manto por estudos de indução eletromagnética.
Figura 1: Diferença entre um campo magnético induzido por uma condutividade elétrica 1D do manto e um outro modelo de condutividade 3D para a tempestade magnética de 5-6 de novembro de 2001.
Em geral o grupo de geomagnetismo do ETH desenvolve as seguintes pesquisas baseadas em observações do campo magnético da Terra: Evolução histórica do campo magnético terrestre; Condutividade elétrica do manto usando dados de indução magnética e impulsos da variação secular; Estudos de geomagnetismo por satélites; Dinâmica do núcleo terrestre e acoplamento núcleo-manto; Observatórios magnéticos em locais remotos. O ETH também realiza estudos de modelagem numérica e pesquisas teóricas em: Modelos numéricos do geodínamo, focando em mecanismos de reversão magnética; Convecção no núcleo terrestre e em outros planetas;
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Métodos numéricos, especialmente em geometria esférica. Este grupo desenvolve estudos experimentais sobre magnetismo natural de materiais e dínamos com metais líquidos. IPGP - Institut de Physique du Globe de Paris (Instituto de Física do Globo de Paris) Homepage: http://www.ipgp.fr/ O IPGP é uma instituição educacional e de pesquisa. A sua missão é realizar pesquisa e promover educação nas áreas de geociências. O IPGP é também encarregado de monitorar os fenômenos naturais. O instituto realiza pesquisas em todos os campos de estudos da Terra sólida (geofísica, geoquímica e geologia) pela combinação de observações em terra e no mar e análise de laboratório. O IPGP realiza estudos dos riscos naturais incluindo pesquisas de vulcanologia sobre três vulcões ativos. O IPGP coordena a rede mundial de estações sismológicas (GEOSCOPE) e fornece uma importante contribuição para a rede mundial de observatórios magnéticos (INTERMAGNET). O IPGP foi criado com objetivo de entender os processos que ocorrem na Terra, desde o núcleo até a sua superfície. Usa métodos de física e química e ferramentas da matemática e processamento de dados. Os pesquisadores do IPGP estudam as variações temporais (de segundos até bilhões de anos) e espaciais (de nanômetros até dezenas de milhares de quilômetros) do campo magnético da Terra. Há quatorze grupos de pesquisa no IPGP que trabalham nas seguintes áreas de pesquisa de geomagnetismo: Variação secular; Difusão magnética no núcleo; Deslocamento do polo norte magnético; Dinâmica do núcleo e geodínamo; Observatórios magnéticos e satélitestécnicas de processamento; Modelagem global do campo interno- IGRF Modelagem global do campo Sq e eletrojato equatorial.
Em geomagnetismo citaremos dois pesquisadores: Dr. Alexandre Fournier e Dr. Arnaud Chulliat. O Dr. Fournier trabalha com modelos de dinâmica do núcleo com ênfase em um tipo de modelagem usado primeiramente em meteorologia - assimilação de dados. O Dr. Chulliat é um especialista na instalação e processamento de dados de observatórios magnéticos, assim como modelagem do campo interno e externo. GFZ Deutsches GeoForschungsZentrum (Centro de Pesquisa de Geociências da Alemanha) Homepage: http://www.gfz-potsdam.de/ Localizada na Alemanha, o centro de pesquisa GFZ concentra-se no estudo do planeta Terra. O instituto desenvolve pesquisas sobre a história da Terra, suas propriedades, os processos que ocorrem no seu interior e na superfície. O GFZ Investiga as interações que existem entre os seus subsistemas, o geológico, o hidrológico, a atmosfera e a biosfera. O Centro Nacional de Pesquisa de Geociências na Alemanha atualmente conta com 1.082 funcionários, incluindo 375 pesquisadores e 125 alunos de pós-graduação. O GFZ trabalha intensamente na aplicação e desenvolvimento da tecnologia de satélites, métodos de medição em uso geodésico e geofísico e em tomografia sísmica. Um dos trabalhos mais importantes do grupo de geomagnetismo no GFZ é a instalação de novos observatórios magnéticos no mundo. O mapa mostrado na Figura 2 indica os 14 observatórios magnéticos que o GFZ cooperou na instalação, incluindo o novo Observatório Magnético do Pantanal. A pesquisadora Dra. Monika Korte trabalha com geomagnetismo e paleomagnetismo, variação secular recente e de longo período, modelos globais do campo magnético regional e global, levantamentos geomagnéticos e métodos para separação das diferentes fontes do campo. Já o pesquisador Dr. Joachim Linthe trabalha principalmente com a instalação de novos observatórios magnéticos e processamento desses dados. Tanto a Dra. Korte quanto o Dr. Linthe trabalharam com o grupo do Observatório Nacional
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na instalação do novo Observatório do Pantanal em outubro de 2012 e atualmente na construção do novo Observatório da Amazônia.
Figura 2: Mapa mostrando os observatórios existentes no mundo (círculos em preto). Aqueles que o GFZ contribuiu na instalação estão assinalados por estrelas vermelhas.
Université de Nantes: Laboratoire de Planetologie et Geodynamique de Nantes- LPGN (Universidade de Nantes- Laboratório de Planetologia e Geodinâmica de Nantes) Homepage: http://www.sciences.univ-nantes.fr/lpgnantes/ O Laboratório de Planetologia e Geodinâmica de Nantes (LPGN), na França, é dedicado ao estudo da Terra e planetas. O LPGN inclui mais de 35 pesquisadores, cerca de 10 técnicos e entre 15 a 20 estudantes de doutorado e pós-doutorados. A cada ano, cinquenta publicações são de autoria ou coautoria dos membros deste laboratório. As principais missões do LPGN são: pesquisa e observação de fenômenos naturais, assim como ensino. A missão da pesquisa é estudar a complexidade da Terra e planetas em uma ampla escala espacial e temporal. Os estudos começam do detalhamento das observações de fenômenos naturais até a aplicação de uma grande variedade de ferramentas e métodos avançados. O objetivo principal dos pesquisadores deste laboratório é expandir os conhecimentos sobre a Terra e planetas e melhorar nosso conhecimento sobre os processos físicos que ocorrem no interior e na superfície dos planetas. A missão de ensino do
LPGN é realizada por programas de mestrado e doutorado. Este é um dos raros laboratórios no mundo que une geólogos, geofísicos e astrofísicos. Esta união permite a execução de projetos para o estudo do interior de planetas e da Lua, caracterizando a estrutura e evolução dos mesmos, usando técnicas matemáticas aplicadas à observações geofísicas. Alguns temas estudados no LPGN são: Controle do manto no geodínamo; Mudanças do dipolo da Terra e efeitos de difusão; Dinâmica interna de planetas sólidos; Tomografia sísmica global e regional; Campo magnético da litosfera atual e o dínamo no passado de Marte; Campo magnético litosférico da Terra (exemplo na Figura 3); Modelagem da temperatura e composição no interior de planetas.
Figura 3: Mapa aeromagnético na região chamada Champtoceaux, na França. Estudo realizado pelo LPGN. As regiões A, B e C foram as regiões estudadas em detalhe.
Um dos pesquisadores que realizam pesquisa de ponta no LPGN é o Dr. Hagay Amit.
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Uma das linhas de pesquisa do Dr. Amit é sobre o controle do manto no geodínamo. As anomalias sísmicas no manto inferior da Terra sugerem que o fluxo de calor na interface núcleo-manto contém heterogeneidades laterais. O Dr. Amit estuda como estas heterogeneidades podem influenciar o geodínamo, que é gerado por movimentos convectivos no núcleo externo.
Institut for Rumforskning og-teknologi - DTU Space (Instituto Nacional Espacial da Dinamarca) Homepage: https://space.dtu.dk/English.aspx Fundada em 1829 na Dinamarca, é uma universidade que oferece cursos na maioria das disciplinas de engenharia com níveis de mestrado e doutorado. A universidade tem um alto padrão internacional no âmbito das ciências técniconaturais, com base em 19 departamentos individuais, bem como um número de centros de pesquisa no campus em Lyngby, ao norte de Copenhague. Os departamentos oferecem atividades na área de biotecnologia, tecnologia de comunicações, gestão de energia eólica, tecnologia espacial e de nanotecnologia, entre outras áreas. O DTU é uma das principais universidades técnicas no Norte da Europa, com mais de 180 anos de experiência em pesquisa de alto nível e educação. A universidade é caracterizada por ter um ambiente internacional com estudantes e pesquisadores de todo o mundo, e um grande número de cursos e programas ministrados em Inglês. Dr. Nils Olsen é um dos principais pesquisadores em geomagnetismo do DTU com mais de 100 artigos publicados em revistas científicas importantes. Ele trabalha nas seguintes áreas de pesquisa: Modelagem das variações do campo magnético da Terra; Modelagem do fluido no núcleo terrestre; Indução eletromagnética no manto; Análise do campo magnético da Terra por satélites;
Campo magnético de Marte e da Lua, com ênfase na separação dos campos interno e externo.
National Aeronautics and Space AdministrationNASA (Administração Espacial e Aeronáutica Nacional dos Estados Unidos) Homepage Geral da NASA: http://www.nasa.gov/ Homepage de geomagnetismo da NASA: http://denali.gsfc.nasa.gov/geomag.html No dia 01 de outubro de 1958 a NASA foi fundada. O nascimento da NASA estava diretamente relacionado às pressões de defesa nacional. Durante a Guerra Fria, a exploração do espaço surgiu como uma importante área de competição e tornou-se conhecida como a “corrida espacial”. Durante a década de 1940, o Departamento de Defesa investia em pesquisas e foguetes, como meio de assegurar a liderança americana em tecnologia. O presidente Eisenhower deu um importante passo quando aprovou um plano para colocar em órbita um satélite científico, como parte do Ano Geofísico Internacional (AGI) para o período de primeiro de julho de 1957 a 31 de dezembro de 1958. Foi um esforço cooperativo para reunir dados científicos sobre a Terra. Desde a sua criação em 1958, a NASA tem realizado grandes feitos científicos e tecnológicos no espaço. Continua a ser uma força de liderança na pesquisa científica e estimula o interesse público na exploração aeroespacial, bem como a ciência e tecnologia em geral. A NASA atua em diversos setores científicos e contribui fortemente para descobertas em todas as áreas da ciência, incluindo a geofísica. O grupo de geomagnetismo da NASA trabalha principalmente com modelos chamados de “compreensivos” (de comprehensive model) que separam fontes internas e externas do campo magnético, anomalias crustais e apoio a missões espaciais que objetivam o estudo do campo geomagnético, como a missão SWARM (Figura 4).
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Figura 4: Ilustração da missão de satélite SWARM, dedicada ao estudo do campo magnético terrestre.
Um dos pesquisadores mais importantes da NASA em geomagnetismo é o Dr. Terence Sabaka. Ele desenvolveu um modelo muito famoso, chamado de CM4, no qual conseguiu modelar as diferentes fontes do campo geomagnético: àquelas geradas no núcleo, magnetosfera, ionosfera e campos induzidos.
University of California, Los Angeles- UCLA (Universidade da Califórnia, Los Angeles) Homepage do Instituto de Geofísica e Física Planetária: http://www.igpp.ucla.edu/ Homepage do Departamento de Matemática: http://www.math.ucla.edu/ O Instituto de Geofísica e Física Planetária da Universidade da Califórnia é interdisciplinar que gera novas ideias e métodos das ciências físicas para pesquisas e educação nas geociências e para suas aplicações. O Instituto foi fundado em 1946, com aplicações pioneiras na física e química nas ciências da Terra. Atualmente participa em projetos de aplicação da paleontologia e microbiologia no estudo da origem e evolução da vida. Também nas aplicações em satélites, cálculos e visualização do ambiente espacial, além de desenvolvimentos experimentais e teóricos sobre a química e física do interior da Terra e outros planetas. Eles se preocupam ainda com aplicações da ciência em questões sócio-econômicas. Atualmente são três centros dentro deste instituto, cada um com seu próprio programa de
pesquisa e ensino: Ciências Planetárias: astrônomos, cosmoquímicos e astro-biólogos se unem para compreender a origem e evolução de outros planetas. Eles também estudam as condições que favoreceram a vida na Terra e exploram outras zonas de possível habitação. Sistemas da Terra: unem estudos observacionais, teóricos, numéricos e experimentais (laboratório) para investigar a Terra e sua interação com o meio interplanetário. Física Espacial: analisam o vento solar, magnetosferas, ionosferas e atmosferas da Terra e outros planetas através de simulações, física de plasma e física espacial. Desenvolvem tecnologias para pesquisas espaciais e educação. Entretanto um dos pesquisadores de maior destaque encontra-se no Departamento de Matemática da UCLA, chamado Paul Roberts. Se você lembrar das aulas sobre o geodínamo, ele foi citado como um dos criadores dos modelos tridimensionais do dínamo terrestre. Dr. Paul Roberts trabalha em áreas como: mecânica dos fluidos, magnetohidrodinâmica e ondas nãolineares. Estes temas são aplicados em problemas relacionados ao planeta Terra e contribuem muito para esclarecer questões sobre o geodínamo. Há muitos outros institutos no exterior que devem ser citados na área de geomagnetismo, como a Universidade de Harvard, a Universidade de Liverpool, a Universidade de Leeds, entre outras. Deixamos para vocês o trabalho de procurar novos pesquisadores e importantes instituições de pesquisa que realizam trabalhos atuais sobre o campo magnético da Terra. A pesquisa sobre novas informações é muito importante para seu aprendizado!
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