MÓDULO 4.2.2: PRINCIPAIS CENTROS DE PESQUISA NO BRASIL No Brasil também temos pesquisa de ponta em geomagnetismo. Neste texto citaremos três institutos que trabalham em áreas diferentes: geomagnetismo (ON), paleomagnetismo e arqueomagnetismo (USP) e geofísica espacial e aeronomia (INPE). Os textos foram cedidos pelos seguintes pesquisadores: Dr. Gelvam Hartmann (IAG-USP), Dr. Ricardo Trindade (IAG-USP), Dr. Odim Mendes (INPE) e Dr. Ezequiel Echer (INPE). Observatório Nacional Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (ON-MCTI) Homepage: http://www.on.br/ A história do Observatório Nacional está relacionada diretamente com a própria história do desenvolvimento científico e tecnológico do Brasil. O Observatório Nacional, fundado em 1827, apenas cinco anos após a independência, desempenhou um papel essencial no estabelecimento das bases da geofísica, da astronomia e da metrologia de tempo e frequência no Brasil. Os cursos de pós-graduação no ON em astronomia e geofísica foram criados em 1973 e 1982, respectivamente. Na área de geofísica, o pioneirismo do ON nos levantamentos geofísicos do território nacional consolidou-se com a implantação de redes de referência. A Rede Magnética Brasileira teve origem em 1915, com a criação do Observatório Magnético de Vassouras (RJ). Em 1957, o ON colocou em operação o Observatório de Tatuoca, na foz do Rio Amazonas. Recentemente, em outubro de 2012, instalamos o novo Observatório Magnético do Pantanal. As principais missões do Observatório Nacional são: Realização de pesquisas e desenvolvimento em astronomia, geofísica e metrologia; Formação de pesquisadores em seus cursos de pós-graduação; Capacitação de profissionais e coordenação de projetos e atividades em astronomia e geofísica; Gerar, manter e disseminar a Hora Legal Brasileira. O ON busca consolidar seu papel de instituto nacional e centro de capacitação de recursos humanos: Desenvolvendo pesquisas científicas em astronomia e geofísica; Liderança e participação em projetos relevantes nas áreas de astronomia e geofísica; Desenvolvimento e operação de instrumentos geofísicos, astronômicos e metroléogicos; Realização de estudos tecnológicos, análises estratégicas e desenvolvimento de sistemas de softwares em geofísica e astronomia; Aplicação do conhecimento geofísico na exploração de petróleo e recursos minerais; Operação do laboratório primário em tempo e frequência e atuando em metrologia e gravimetria, realizando serviços tecnológicos nestes campos; Atuação como centro nacional de pósdoutoramento e de formação de pesquisadores por intermédio de seus programas de doutorado e mestrado em geofísica e astronomia. 1
O grupo de geomagnetismo do ON está em crescimento. A pesquisadora Dra. Katia Pinheiro tem alavancado o desenvolvimento de geomagnetismo no ON, consolidando áreas e ampliando temas indispensáveis na área de geomagnetismo. Por meio do estabelecimento de cooperações e da participação, sobretudo, de alunos sob a sua orientação, trabalhos promissores de pesquisas em geomagnetismo estão atualmente em desenvolvimento. O grupo de geomagnetismo do ON possui as seguintes linhas de pesquisa relacionadas a: 1. Observatórios Magnéticos Instalação de novos observatórios no Brasil, seguindo o planejamento mostrado na Figura 5; Processamento dos dados de antigos e novos observatórios magnéticos do Brasil e estações de repetição; Análise de tempestades magnéticas nos Observatórios do Brasil (Figura 6); Análise dos efeitos da Anomalia Magnética do Atlântico Sul no campo magnético externo; Correlação dos dados de observatórios e futuramente da missão de satélite SWARM da ESA (Agência Espacial Européia); 2. Variação Secular e modelagem da condutividade elétrica do manto Análise dos impulsos da variação secular geomagnética, usando dados de todos os observatórios do mundo; Modelagem dos impulsos da variação secular geomagnética para melhor compreensão sobre sua origem; Modelagem da condutividade elétrica do manto usando dados da variação secular: 1D e 3D; O grupo de geomagnetismo do ON pretende continuar expandindo as pesquisas nestas áreas e colaborando com outros grupos de geomagnetismo, paleomagnetismo e aeronomia no Brasil e exterior. Figura 5: Observatórios magnéticos no Brasil: atuais (e azul) e futuros (em amarelo). Figura 6: Tempestades magnéticas (T1 e T2) que ocorreram no Pantanal em 2011/2012. 2
Universidade de São Paulo- Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Homepage: http://www.iag.usp.br/geofisica/ Homepage do grupo de paleomagnetismo: http://www.iag.usp.br/paleo/ As pesquisas em Paleomagnetismo na América do Sul começaram em 1956/1957, quando o jovem pesquisador britânico Ken Creer coletou amostras orientadas de rochas, de derrames basálticos da Formação Serra Geral no Brasil e Uruguai e basaltos quaternários da Argentina. Em meados da década de 1960, o Prof. P.M.S. Blackett, Prêmio Nobel de Física, fez uma conferência no então Departamento de Física da USP sobre Continental Drift, assunto sobre o qual tinha escrito um livro e, por essa época, alguns geólogos e físicos da Universidade sentiram a necessidade de desenvolver aqui pesquisas em Geofísica. Em 1969, Umberto Cordani relatou a Igor Pacca a tentativa que o pesquisador Ken Creer havia feito de instalar laboratório de Paleomagnetismo em Curitiba. Cordani e Pacca decidiram ir a Curitiba e trazer, para o Instituto de Física da USP, os instrumentos de paleomagnetism, onde instalaram o laboratório. Em 1972 Igor Pacca fez estágio no Laboratório de Paleomagnetismo da Universidade de Buenos Aires, onde trabalhou com rochas que havia coletado no Brasil e foi publicado na revista Nature Physical Science, um dos primeiros trabalhos de pesquisa do grupo. Em 27/03/1972, Decreto Estadual transformou o antigo Instituto Astronômico e Geofísico em Unidade de Ensino e Pesquisa da USP e portaria de 26/05/1972 criou os Departamentos de Astronomia, de Geofísica e de Meteorologia. A área de maior tradição no IAG era a Astronomia mas a criação dos Departamentos abria perspectivas de desenvolvimento também para a Geofísica e a Meteorologia. Paleomagnetismo foi a primeira atividade de pesquisa do Departamento de Geofísica e, para instalar o laboratório e abrigar todas as outras atividades do Departamento, foi disponibilizado o edifício com a maior cúpola do IAG. As Linhas de Pesquisa do IAG/USP são: 1. Anisotropia Magnética A anisotropia de susceptibilidade magnética (AMS) é uma maneira rápida e não destrutiva de investigar tramas de rochas que são sutis demais para serem vistas ou medidas no campo. Por esta razão, tem sido amplamente utilizado para determinar quantitativamente tramas tridimensionais. 2. Paleogeografia da Placa Sul-Americana A Paleogeografia consiste no estudo e descrição da Geografia Física do passado geológico, tal como a reconstrução histórica do padrão da superfície terrestre ou de uma dada área num determinado tempo do passado geológico, ou o estudo de sucessivas mudanças da superfície durante o tempo geológico. 3. Variações do campo magnético terrestre Estudo da paleointensidade registrada em rochas e artefatos arqueológicos e de suas variações em diferentes escalas de tempo, com implicações na definição da idade de formação do núcleo interno (sólido), da condutividade do manto e das influências das variações na intensidade do campo magnético terrestre sobre o clima. O grupo mantém cooperações científicas internacionais com diversos grupos e de diversos países. Suas pesquisas resultam em um grande número de trabalhos científicos publicados em revistas de circulação internacional. 3
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais- INPE Homepage do INPE: http://www.inpe.br/ Homepage da pós-graduação do INPE: http://www.inpe.br/pos_graduacao/cursos/geo/ Em 1960 pela necessidade de conhecer a região ionosférica equatorial, formalizaram-se as atividades espaciais no Brasil com a criação do Grupo de Organização e Coordenação de Atividades Espaciais (GOCNAE). Mais adiante estabelece-se a Comissão Nacional de Atividades Espaciais (CNAE). Esse é propriamente dito o embrião do hoje conhecido Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), situado inicialmente em São José dos Campos e atualmente estendido por meio de centros regionais situados em várias principais regiões do Brasil. Uma vez que esse é um instituto federal, cumprindo missão de Estado para a sociedade brasileira nas pesquisas científicas, desenvolvimentos tecnológicos e inovações técnico-científicas e de serviços referentes ao espaço e a atmosfera. Iniciado com os estudos de Aeronomia desde os seus primórdios, o INPE pode dar origem às diversas áreas e aos diversos cursos de pósgraduação que hoje mantém. O curso inicial está consolidado desde 1968 no reconhecido, nacional e internacionalmente, o Curso de Pós-Graduação em Geofísica Espacial (GES). O objetivo principal é a formação de pessoal para atuar nas áreas de Ensino, Pesquisa e Aplicações em Universidades, Institutos de Pesquisa e Empresas. Estas áreas podem envolver o conhecimento direto de ciência ou de tecnologias associadas ou advindas do desenvolvimento da Pesquisa Espacial, com aplicações em Geofísica. A partir de 1974 foi criada a área de concentração em "Mecânica Orbital" em nível de Doutorado. Em 1980 o Curso de Pós-Graduação em Ciência Espacial incorporou também a área de concentração em Radioastronomia e Física Solar, em nível de Mestrado e Doutorado, como resultado da transferência do Centro de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM), do Observatório Nacional (ON), para o INPE, por determinação da Diretoria do CNPq. Em reunião realizada em 18 de abril de 1996 o Grupo Técnico Consultivo (GTC) da CAPES autorizou o desmembramento do Curso de Pós-Graduação em Ciência Espacial, transformando suas áreas de concentração em cursos independentes. Em 2004 o curso de Geofísica Espacial, que até então possuía apenas uma área de concentração (Geofísica Espacial), passou a ter duas novas áreas, Ciência do Ambiente Solar- Terrestre (AST) e Ciências Atmosféricas (ATM). A Divisão de Geofísica Espacial (DGE) busca a compreensão dos fenômenos físico-químicos que ocorrem no nosso planeta e no espaço próximo. São realizadas atividades de pesquisa e desenvolvimento, pós-graduação, divulgação e assessoria em Geofísica Espacial. As pesquisas abrangem estudos sobre: Processos solares e interplanetários relacionados à origem das tempestades geomagnéticas Previsão do clima especial Relações Sol-Terra investigadas através de registros naturais Campo geomagnético e suas variações espaço-temporais Condutividade elétrica nas camadas internas do planeta Fenômenos elétricos na atmosfera, com ênfase no estudo das tempestades elétricas e dos relâmpagos no Brasil Gases minoritários naturais (como CO, CO2, N2O, CH4, C2H2 e CFCs) e a camada de ozônio (O3). 4
Estreitamente relacionado com as pesquisas desenvolvidas, é oferecido o curso de pós-graduação em Geofísica Espacial, nos níveis de Mestrado e Doutorado. A Divisão de Aeronomia (DAE) engloba pesquisas, pós-graduação, assessoria e divulgação em assuntos de Aeronomia. A aeronomia é a Ciência que estuda as propriedades físicas e químicas da alta atmosfera e na DAE as atividades estão direcionadas para três linhas de pesquisa: LUME: aeroluminescência que estuda as emissões de luz na alta atmosfera e as utiliza para o estudo da atmosfera neutral e ionizada sobre o Brasil; FISAT: Física da Alta Atmosfera que desenvolve pequisas sobre a química e a dinâmica da alta atmosfera neutra. IONO: Ionosfera que desenvolve pesquisas teóricas e experimentais sobre o comportamento da atmosfera ionizada em diferentes regiões do Brasil. Como exemplo das pesquisas na área de Geofísica Espacial, o pesquisador Dr. Odim Mendes Jr. trabalha com modelagens e análises de eletrodinâmica espacial. Em uma visão abreviada, a interação de uma estrela com o ambiente ao seu redor decorre da emissão de radiação eletromagnética, de partículas de altas energias e de estruturas magnetizadas de plasmas. Em decorrência, vários fenômenos físicos estruturam-se no meio interplanetário, ou na interação com a atmosfera de astros, ou na influência sobre tecnologias eletro-eletronicamente sensíveis do cotidiano humano. Essa área de atividade científica investiga fenômenos relacionados à Eletrodinâmica Espacial, ao Plasma Espacial e ao Clima Espacial. Sobretudo, atualmente, no que concerne aos seus efeitos sobre as baixas e médias latitudes da Terra e sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul. As ferramentas de trabalho utilizadas dizem respeito a conhecimentos e técnicas avançadas da Física, Matemática, Computação ou áreas afins. O pesquisador Ezequiel Echer da Divisão de Geofísica Espacial do INPE trabalha na atualidade no acoplamento do vento solar com magnetosferas planetárias. Os estudos são basicamente observacionais, utilizando-se dados de instrumentos em satélites, sondas espaciais e instalados na superfície terrestre. Os tópicos de estudo são a variabilidade da atividade solar e seus efeitos no vento solar, a evolução do vento solar no espaço interplanetário e sua interação com o campo magnético e atmosferas dos planetas e outros corpos do sistema solar. Além do estudo da dinâmica de grande escala das magnetosferas devido ao acoplamento energético com o vento solar, fenômenos físicos de menor escala também vem sendo estudados, tais como ondas de choque, descontinuidades no campo magnético interplanetário e ondas de plasma. 5