Spectrum of 100-kyr glacial cycle: Orbital inclination, not eccentricity

Spectral analysis of climate data shows a strong narrow peak with period ≈100 kyr, attributed by the Milankovitch theory to changes in the eccentricity of the earth’s orbit. The narrowness of the peak does suggest an astronomical origin; however the shape of the peak is incompatible with both linear and nonlinear models that attribute the cycle to eccentricity or (equivalently) to the envelope of the precession. In contrast, the orbital inclination parameter gives a good match to both the spectrum and bispectrum of the climate data. Extraterrestrial accretion from meteoroids or interplanetary dust is proposed as a mechanism that could link inclination to climate, and experimental tests are described that could prove or disprove this hypothesis.

Prokaryotes: The unseen majority

The number of prokaryotes and the total amount of their cellular carbon on earth are estimated to be 4–6 × 1030 cells and 350–550 Pg of C (1 Pg = 1015 g), respectively. Thus, the total amount of prokaryotic carbon is 60–100% of the estimated total carbon in plants, and inclusion of prokaryotic carbon in global models will almost double estimates of the amount of carbon stored in living organisms. In addition, the earth’s prokaryotes contain 85–130 Pg of N and 9–14 Pg of P, or about 10-fold more of these nutrients than do plants, and represent the largest pool of these nutrients in living organisms. Most of the earth’s prokaryotes occur in the open ocean, in soil, and in oceanic and terrestrial subsurfaces, where the numbers of cells are 1.2 × 1029, 2.6 × 1029, 3.5 × 1030, and 0.25–2.5 × 1030, respectively. The numbers of heterotrophic prokaryotes in the upper 200 m of the open ocean, the ocean below 200 m, and soil are consistent with average turnover times of 6–25 days, 0.8 yr, and 2.5 yr, respectively. Although subject to a great deal of uncertainty, the estimate for the average turnover time of prokaryotes in the subsurface is on the order of 1–2 × 103 yr. The cellular production rate for all prokaryotes on earth is estimated at 1.7 × 1030 cells/yr and is highest in the open ocean. The large population size and rapid growth of prokaryotes provides an enormous capacity for genetic diversity.

Symmetries in geology and geophysics

Symmetries have played an important role in a variety of problems in geology and geophysics. A large fraction of studies in mineralogy are devoted to the symmetry properties of crystals. In this paper, however, the emphasis will be on scale-invariant (fractal) symmetries. The earth’s topography is an example of both statistically self-similar and self-affine fractals. Landforms are also associated with drainage networks, which are statistical fractal trees. A universal feature of drainage networks and other growth networks is side branching. Deterministic space-filling networks with side-branching symmetries are illustrated. It is shown that naturally occurring drainage networks have symmetries similar to diffusion-limited aggregation clusters.

Nanomateriais luminescentes de terras raras utilizando complexos de benzenotricarboxilatos como precursores

O material Y2O3:Eu3+ vem sendo usado comercialmente como luminóforo vermelho desde da década de 1960, em uma grande variedade de aplicações devido ao seu elevado rendimento quântico (próximo de 100 %), elevada pureza de cor e boa estabilidade. Portanto, este trabalho propõe um novo método de síntese baseado nos complexos benzenotricarboxilatos (BTC) de terras raras trivalentes (RE3+) dopados com íons Eu3+. O objetivo principal é produzir materiais luminescente RE2O3:Eu3+ a temperatura mais baixa (500 °C) e em escala nanométrica. Os complexos precursores [RE(BTC):Eu3+] e [RE(TLA)·n(H2O):Eu3+], onde RE3+: Y, Gd e Lu; BTC: ácido trimésico (TMA) e ácido trimelítico (TLA) foram calcinados em diferentes temperaturas de 500 a 1000 °C, a fim de obter os materiais luminescentes RE2O3:Eu3+. Os complexos foram caracterizados por análise elementar de carbono e hidrogênio, analise térmica (TG), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), difração de raios-X - método do pó (XPD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Todos os complexos são cristalinos e termo estáveis até 460 °C. Dados de fosforescência dos complexos de Y, Gd e Lu mostram que o nível T1 do aníon BTC3- tem energia acima do nível emissor 5D0 do íon Eu3+, indicando que os ligantes podem atuar como sensibilizadores de energia intramolecular. O estudo das propriedades fotoluminescentes dos complexos dopados foi baseado nos espectros de excitação e emissão e curvas de decaimento de luminescência. Ademais, foram determinados os parâmetros de intensidades experimentais (Ωλ), tempos de vida (τ), taxas de decaimentos radiativo (Arad) e não-radiativo (Anrad). Os materiais luminescentes RE2O3:Eu3+ foram sintetizados de forma bem sucedida por meio do método benzenotricarboxilatos calcinados a 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 °C, apresentando alta homogeneidade química e controle de tamanho de cristalito. Os nanomateriais foram caracterizados pelas técnicas de FTIR, XPD SEM e TEM revelando a obtenção dos materiais C-RE2O3:Eu3+ mesmo a 500 °C. Os dados de XPD dos materiais confirmaram um aumento do tamanho dos cristalitos de 5 até 52 nm (equação de Scherrer) de em função da temperatura de calcinação de 500 a 1000 °C, respectivamente, corroborados pelas técnicas de SEM e TEM. Os espectros de emissão de RE2O3:Eu3+ mostram uma banda larga atribuída a transição interconfiguracional de transferência de carga ligante-metal (LMCT) em 260 nm, i.e. O2-(2p)→Eu3+(4f6). Além disso, foram observadas linhas finas de absorção devido as transições intraconfiguracionais 4f do íon európio (7F0,1𔾹LJ; J: 0, 1, 2, 3 e 4), como esperado. As propriedades fotoluminescentes dos luminóforos foram baseadas nos espectros (excitação e emissão) e curvas de decaimento luminescente. Os parâmetros de intensidade experimental, tempos de vida, assim como as taxas de decaimentos radiativos e não radiativos foram calculados. As propriedades fotônicas dos nanomateriais são consistentes com o sítio de baixa simetria C2 ocupado pelo íon Eu3+ no C-RE2O3:Eu3+, produzindo emissão vermelha dominada pela transição hipersensível 5D0𔾻F2 do íon Eu3+ no sitio C2, ao invés do sítio centrossimétrico S6. Além disso, os nanomateriais Y2O3:Eu3+ exibem características espectroscópicas semelhantes e elevados valores de eficiência quântica (η~91 %), compatível com os luminóforos comerciais disponíveis no mercado. Este novo método pode ser utilizado para o desenvolvimento de novos nanomateriais contendo íons terras raras, assim como outros íons metálicos.

Como seria a Terra sem a lua?

A vida que existe na Terra resulta de um conjunto de circunstâncias muito particulares e raras nas quais se inclui a presença da Lua. A Lua é o satélite natural da Terra e os dois planetas influenciam-se mutuamente. Apesar de ser um pequeno planeta a Lua é responsável por vários fenómenos terrestres como as marés que afetam a velocidade de rotação da Terra. O seu afastamento, apesar de lento é constante e provocará alterações nas condições do planeta que permitem sustentar a vida e afectará algumas espécies em particular.

A world soils agenda: Discussing international actions for the sustainable use of soils

Promoting sustainable forms of natural resource management is a challenge land users are unable to tackle solely on their own initiative. Soil and land degradation remains an unresolved problem of global environmental change. There is a need for concerted international action that directly addresses this issue at the global level. A discussion of action to promote the sustainable use of soils and land took place in a working group established by the International Union of Soil Sciences (IUSS) in 1998. The present publication reports on the results of this discussion and proposes that the international community establish a ‘world soils agenda’ that will enable the scientific community, international institutions and their national partners to work together towards the common goal of safeguarding soils and land as resources central to our own survival as well as the Earth’s biological wealth.