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A física na ficção:
A ciência de Avatar
A física aplicada à
"realidade" da obra de Cameron.
Por
Sergio L. Palácios*
Tradução: Pepe
Chaves
Pandora: um mundo
semelhante ao nosso, mas com outros conceitos físicos.
Em meados do século XXII a raça humana descobre um mundo
alienígena com vida. Trata-se de Pandora, uma lua do planeta gigante
Polyphemus, que orbita uma das estrelas do sistema triplo Alfa Centauro.
Esta é a proposta de James Cameron no filme Avatar. Mas é
cientificamente possível um mundo como este?
A impressionante nave ISV Venture Star está a ponto de
chegar ao seu destino. A bordo, uma nova remessa de marines, juntos com
“avatares”, corpos fabricados mediante engenharia genética, que combina
DNA humano com o dos habitantes de Pandora, uma raça conhecida como
na’vi.
A Venture Star tem sua propulsão baseada num sofisticado
sistema de aniquilação matéria-antimatéria. E, para evitar que estas
substâncias entrem em contato espontaneamente ou de forma acidental, se
faz o uso de um material que abunda em Pandora, o “unobtainium” (jogo de
palavras que significa algo como “impossível de obter”).
O sistema Alfa Centauro
Este sistema estelar está situado a cerca de 4,2 anos luz
da Terra (um ano luz é a distância percorrida pela luz durante um ano, à
incrível velocidade de 300 mil km/s). A nave ISV é capaz de desenvolver
uma velocidade máxima de 0,7 vezes a velocidade da luz no vazio
(atingindo 210 mil km/s). Considerando o tempo necessário para que a
nave acelere, atinja a velocidade de cruzeiro e freie ao chegar a seu
destino, a viagem tem uma duração aproximada de seis anos terrestres.
Segundo a teoria da relatividade de Einstein, o tempo decorrido na nave
é diferente: são passados somente 4,3 anos. Quando a missão está a ponto
de chegar a Pandora, um dos membros da tripulação afirma: “Levamos
corpos criogenizados por cinco anos, nove meses e 22 dias”.
Evidentemente, deve se referir à contagem iniciada na Terra, antes da
viagem.
A “preservação criogênica” costuma ser confundida com
“animação suspensa”. O primeiro termo é alusivo ao congelamento de um
ser vivo próximo de morrer (considerado ilegal na atualidade) ou já
morto. Para tanto, se recorre a temperaturas baixíssimas com o propósito
de revivê-lo no futuro. Neste caso, já foram encontradas bactérias
congeladas durante mais de 30 mil anos. Ao contrário, a animação
suspensa é o fenômeno biológico no que um ser vivo experimenta uma
diminuição drástica de sua atividade metabólica, entrando em uma espécie
de estado letargo ou sonho. Atualmente, são induzidos a este estado,
pacientes em intervenções cirúrgicas, reduzindo drasticamente a
temperatura corporal de 37 ºC a 22 ºC.
A empresa norte-americana Alcor Life Extension fundada em
1972, dedica-se à criogenia de cadáveres (ao preço de US$ 150 mil o
corpo completo e se desejar, somente a cabeça por US$ 80 mil). As
primeiras experiências de criogenia de cadáveres faziam uso de uma
substância anticongelante denominada glicerol. Desde 2005, a Alcor
emprega uma substância vitrificante conhecida como M22. Este produto
favorece a não formação de cristais nas células, o que conduziria à sua
destruição.
Atmosfera
A atmosfera de Pandora é 20% mais densa que a terrestre.
Está composta por nitrogênio e oxigênio, mas também há amoníaco, metano,
cianureto de hidrogênio, com 18% de dióxido de carbono e 5,5% de xenon.
Portanto, resulta tóxica para os seres humanos que se expõem à mesma,
que necessitam se proteger com exomáscaras. Como assinala um dos
protagonistas do filme de James Cameron: “Sem elas, se perde a
consciência em 20 segundos e a vida em quatro minutos”.
A pressão atmosférica na superfície de Pandora é muito
similar à que temos na Terra (tão somente 10% inferior). A isto há que
acrescentar o valor da gravidade, que também resulta 20% inferior à
terrestre e que é uma consequência direta do tamanho e a massa de
Pandora (0,72 vezes a da Terra).
Uma gravidade baixa pode apresentar vantagens e
inconvenientes. Assim, os na’vi teriam uma estatura consideravelmente
maior que os humanos, já que quanto menor é a força que empurra um corpo
contra o seu planeta, tanto maior resultará o seu crescimento. Um na’vi
adulto pode medir, em média, até três metros de altura. Claro que, há
semelhança do que se passa com os astronautas quando regressam à Terra,
após ter permanecido semanas em órbita, quando a baixa gravidade afeta,
com efeito, os ossos e os músculos, aumentando a descalcificação nos
primeiros e a debilidade nos segundos. Em “Avatar”, isso é justificado
anteriormente, afirmando que os na’vi “possuem ossos reforçados com
fibra de carbono, gerada de forma natural”. A grande mobilidade de
seu esqueleto, unida a sua maior resistência às tensões (o triplo da
humana) faz com que sejam naturalmente dotados para manter o equilíbrio,
a exemplo de muitos animais terrestres, favorecendo, sem dúvida, os
avantajados saltos, bem como, as espetaculares quedas de grandes
alturas, sem sofrer danos aparentes.
As características físicas da atmosfera de Pandora, em
especial, por sua maior densidade, contribuem com a capacidade de voo
dos animais que povoam os ares deste mundo alienígena. Efetivamente, a
força de sustentação produzida pelo ar e que é empurrado verticalmente
para acima, sobre o perfil da asa, faz aumentar a densidade do ar, a
seção das asas e o quadro da velocidade. Um objeto ou um animal que
pretenda iniciar o voo deve desenvolver uma velocidade inicial de forma
que a força de sustentação supere o seu peso. Portanto, para conseguir a
mesma força de sustentação que na atmosfera terrestre, um animal
originário de Pandora precisaria somente adquirir uma velocidade 9%
inferior. Evidentemente, quanto maior o peso, maior será o esforço para
se sustentar à superfície. Por conseguinte, os “ikran”, criaturas
similares a répteis, dotadas de asas membranosas, estão equipados com
apêndices de tamanho considerável. O que parece ser bem mais irreal é
que consigam decolar do solo simplesmente alçando o voo, sem ter
adquirido uma velocidade prévia. Precisamente, estas leis físicas foram
aproveitadas antigamente pelos marinheiros para manter cativos aos
albatrozes encontrados em alto mar. Curiosamente, estas aves, dotadas da
maior envergadura conhecida, eram incapazes de decolar das coberturas
dos barcos, quando pousavam sobre elas. Isso porque, devido a seu
considerável peso (uns 10 kg), nunca dispunham de um espaço suficiente
para adquirir a velocidade mínima e, portanto, a força de sustentação
jamais ultrapassaria o seu próprio peso.
Árvores demasiadamente grandes
A doutora Grace Augustine, responsável pelo projeto "Avatar",
afirma que em Pandora existe um bilhão de árvores e que cada uma delas
se encontra interconectada com outras 10 mil, formando uma espécie de
rede gigantesca, através da qual se comunicam mediante processos
eletroquímicos. As "árvores mãe" ou ‘kelutral’ (na língua nativa) de
Pandora são o lar dos na'vi. Possuem altitudes aproximadas de 460 metros
e seus diâmetros são de uns 30 metros. Entretanto, estas afirmações
parecem exageradas, ao fazermos alguns cálculos elementares. Em seguida,
pode-se comprovar que a superfície total de Pandora é insuficiente para
albergar semelhante número de árvores do tamanho especificado. Se por um
lado, com o valor do raio de Pandora estimado em 5724 km, podemos
calcular que sua superfície total é de 400 milhões de quilômetros
quadrados. Por outro lado, a extensão de solo que ocupariam as árvores
de 30 metros de diâmetro ascenderia os 700 milhões de quilômetros
quadrados. E tudo isso, supondo que a totalidade do solo fosse ocupada
completamente por árvores, todas juntas, sem contar o fato de a
superfície de Pandora ser também ocupada por montanhas e oceanos, entre
dois exemplos evidentes.
O unobtainium
Os seres humanos têm sido capazes de desenvolver uma
tecnologia avançada graças ao unobtainium, mineral abundante em Pandora,
cujas atípicas propriedades magnéticas e supercondutoras causam a
levitação. Assim, uma das cenas mais impressionantes do filme de Cameron
mostra as montanhas Aleluya, gigantescos blocos de rocha que se mantêm
no ar suspensos, graças ao efeito Meissner e que parecem ser as moradas
dos ikran e, inclusive, do fantástico “toruk”.
O que torna especial o unobtainium é que sua
supercondutividade (propriedade física que permite conduzir a
eletricidade sem resistência alguma) ocorre à temperatura ambiente e,
por isso, as montanhas Aleluya levitam de forma natural. Na Terra, na
atualidade, o fenômeno da supercondutividade a altas temperaturas
(superiores à de ebulição do nitrogênio líquido, cerca de 196 ºC) não
está muito bem compreendido. Unicamente sob baixas temperaturas se
consegue materiais supercondutores. O recorde atual de
supercondutividade se deu a -135 ºC, graças a um composto formado por
mercúrio, tálio, bário, cálcio, cobre e oxigênio.
Ainda teremos que esperar para assistirmos a outras
maravilhas como as que se passam num lugar semelhante a Pandora.
*
Sergio L. Palácios é professor de física na Universidade de Oviedo
(Espanha) e autor do blog
http://fisicacf.blogspot.com/, sobre física aplicada à ficção
científica.
- Foto: Avatar/Quo.
- Colaborou: J. Ildefonso P. de Souza
(SP).
* * *
Cinema:
Avatar: quando a
natureza se defende
Nativos de Pandora
expulsas forças terrestres no século 23.
Por Isaac Bigio*
De Londres
Para
Via Fanzine
Tradução: Pepe
Chaves
Tecnologia do século 23 faz fuzileiro naval assumir corpo de criatura de
Pandora.
Este é o último filme de James Cameron, talvez o diretor
mais “caixa alta” que existe. Ao contrário da "Jornada nas Estrelas" e
outras séries de ficção científica que mostram como extraterrestres
apenas humanos maquiados, Avatar desenvolveu todo um ecossistema muito
diferente e pode ter base real.
O filme tem lugar num planeta chamado Pandora, que orbita
uma estrela gigante, a Alpha Centauri (estrela mais próxima do nosso
sistema solar, com cerca de 4,5 anos-luz de distância). A ciência apóia
as possibilidades de um planeta contendo vida sofisticada possa existir
em alguma parte do cosmos.
Pandora tem uma atmosfera tóxica para os seres humanos, mas
tem uma fauna sui generis, onde um elemento comum é que todos os
seres são bio-luminosos. Esse mundo está cheio de árvores em florestas
densas, cuja extensão são várias vezes maior do que a Amazônia.
A presença de um metal ('Unobtainium') que produz levitação
de montanhas é marcada pela chegada de uma corporação terráquea, que
deseja transferir os indígenas de Pandora para extrair o recurso
mineral.
Quase todos os animais têm quatro olhos, seis membros (os
voadores têm quatro asas), uma fibra natural de carbono reforça os seus
esqueletos constituídos de nervos que lhes permitem se conectar com as
únicas criaturas bípedes do lugar: o povo na'vi.
Em vez de apresentar uma civilização tecnológica, baseada
em anões
verdes, com cérebros grandes, os na'vi são esbeltos 'selvagens'
azuis de três metros de altura, com cabeça relativamente pequena, cauda
longa, grandes olhos de gatos, traços de lêmures e, como os homens do
Neolítico, são caçadores-coletores. Eles, por sua vez, trazem na nuca
uma “trança” que lhes permitem 'conectar' seus nervos com plantas ou
animais de montaria ou voadores.
O filme, que
valoriza as tribos
nativas, traz uma mensagem subjacente de "anti-imperialismo e
crítica pró-ecológica", contra aqueles que apostam em ultra-sofisticadas
invasões militares.
Enquanto os povos indígenas americanos foram sucumbidos aos
conquistadores europeus, os na’vi ainda mais primitivos do que os incas
e astecas, derrotam o super poderio tecnológico do século 23. A vitória
não é somente por seus próprios méritos (ou pelos desertores humanos que
passaram para o seu lado), mas por causa da natureza de Pandora, que é
mítica e inteligente. Esta, ao contrário da natureza da "Mãe Terra",
pode se defender e ordenar suas criaturas (com quem tem ligações,
através de raízes, cipós e nervos) a esmagar todos os sucessores do
Pentágono naquele século 23.
* Isaac Bigio é analista de política e
economia internacional.
- Foto: divulgação.
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