A Terra é um ecossistema complexo, e nosso lugar nela depende de muitos fatores diferentes. Da saúde do solo à qualidade do ar, passando pelo comportamento de plantas e microrganismos, compreender nosso mundo natural e seus outros habitantes é fundamental para nossa própria sobrevivência. À medida que o clima continua a mudar, o estudo do meio ambiente e de suas diversas formas de vida se tornará ainda mais importante.
Em outubro de 2023, a Advanced Photon Source (APS), uma instalação para usuários vinculada ao Escritório de Ciência do Laboratório Nacional de Argonne, do Departamento de Energia dos EUA (DOE), lançará oficialmente um novo programa para expandir as capacidades de pesquisa e análise biológica e ambiental nos principais laboratórios de raios X do mundo. Uma empresa chamada eBERlight recebeu recentemente a aprovação do programa de Pesquisa Biológica e Ambiental (BER) do Departamento de Energia dos EUA. O objetivo é conectar pesquisadores que realizam experimentos na missão BER com os recursos científicos de raios X de ponta da APS. Ao expandir o acesso às diversas capacidades da APS, os idealizadores da eBERlight esperam descobrir novos métodos científicos e atrair novas equipes interdisciplinares de pesquisadores para explorar novas perspectivas sobre o mundo em que vivemos.
“Esta é uma oportunidade para criar algo novo que nunca existiu antes no APS”, disse Caroline Michalska, cristalologista de proteínas do Laboratório Nacional de Argonne, que está liderando o trabalho no eBERlight. â�<“我们正在扩大准入范围，以适应更多的生物和环境研究，并且由" â�<“我们正在扩大准入范围，以适应更多的生物和环境研究，并且由于该计划是如此新，因”“Estamos ampliando o acesso para possibilitar mais pesquisas biológicas e ambientais e, como o programa é muito recente, os cientistas que usarão as instalações estão nos ajudando a desenvolvê-lo.”
Desde a sua fundação na década de 1990, a APS tem sido líder no campo da "cristalografia macromolecular" em pesquisa biológica. Os cientistas estão utilizando essa tecnologia para aprender mais sobre doenças infecciosas e vírus, estabelecendo as bases para vacinas e tratamentos. A APS agora pretende estender seu sucesso a outras áreas das ciências da vida e do meio ambiente.
Um dos problemas dessa expansão é que muitos cientistas biológicos e ambientais desconhecem as capacidades do APS para ajudá-los a avançar em suas pesquisas e não estão familiarizados com o processo de produção de raios X brilhantes de um objeto. Da mesma forma, muitos cientistas não sabem qual das muitas estações experimentais do APS, chamadas linhas de luz, é a melhor escolha para seus experimentos, já que cada estação é otimizada para uma ciência e tecnologia específicas.
Michalska afirmou que é aí que o eBERlight entra em ação. Ela o descreveu como um ecossistema virtual projetado para conectar cientistas às tecnologias certas, no caminho certo da APS. Os pesquisadores apresentarão propostas à equipe do eBERlight, que ajudará a alinhar o projeto experimental com o canal correto para conduzir o estudo proposto. Ela disse que a diversidade das capacidades da APS significa que o eBERlight pode ter um impacto em várias áreas da biologia e das ciências ambientais.
“Estamos analisando o que os pesquisadores da BER estão estudando e como podemos complementar essa pesquisa”, disse ela. â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器。 â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器。“Alguns desses pesquisadores nunca usaram um síncrotron como o APS.”Eles aprendem quais ferramentas estão disponíveis e quais questões científicas podem ser abordadas na APS que não podem ser abordadas em outros lugares.”
“Esta é uma oportunidade para construir algo novo que nunca existiu antes no APS. Estamos expandindo o escopo da pesquisa biológica e ambiental e, como se trata de uma pesquisa inédita, os cientistas que usarão as instalações estão nos ajudando a desenvolver o projeto.” — Caroline Michalska, Laboratório Nacional de Argonne
Quanto à ciência específica que o eBERlight promoverá, Michalska afirmou que ela abrangerá tudo, desde pesquisas sobre o solo até o cultivo de plantas, formação de nuvens e biocombustíveis. Stefan Vogt, vice-diretor da Divisão de Ciência de Raios X da APS, acrescentou o ciclo da água à lista, observando que essa informação é crucial para uma melhor compreensão das mudanças climáticas.
“Estamos estudando questões relacionadas à ciência climática e precisamos continuar a estudá-las”, disse Vogt. â�<“我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。” â�<“我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。”“Precisamos entender como combater as profundas consequências ecológicas das mudanças climáticas.”
Embora o eBERlight tenha sido lançado oficialmente em outubro, o APS permanecerá em hiato por um ano como parte de uma ampla modernização das instalações. Durante esse período, a equipe trabalhará na pesquisa e desenvolvimento de um sistema de amostragem biológica e ambiental, na criação de bancos de dados e na divulgação do programa.
Quando o APS voltar a funcionar em 2024, suas capacidades serão significativamente ampliadas. A equipe do eBERlight firmará acordos de longo prazo com 13 canais do APS, representando uma ampla gama de tecnologias. Os cientistas que trabalham por meio do eBERlight também terão acesso aos recursos do Argonne, como o Argonne Computing Facility, onde estão localizados os supercomputadores do Escritório de Ciência do Departamento de Energia (DOE) e os supercomputadores de laboratório, e o Center for Advanced Protein Characterization, onde as proteínas são cristalizadas e preparadas para análise.
À medida que o programa evolui, ele aproveitará as conexões com outras instalações de usuários do Escritório de Ciência do Departamento de Energia (DOE), como o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico e o Instituto Conjunto de Genoma do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.
“É preciso uma aldeia para criar uma criança, mas é preciso uma aldeia ainda maior para resolver um problema científico”, disse o físico Zou Finfrock, do Observatório Argonne, membro da equipe eBERlight. â�<“我喜欢eBERlight的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地球和环境系统的科学探索。 â�<“我喜欢eBERlight的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地球和环境系统的科学探索。"Admiro a natureza multifacetada do eBERlight, que se esforça para criar uma plataforma integrada que promova a pesquisa científica em sistemas biológicos, terrestres e ecológicos."Parece simples, mas a escala e o impacto potencial são enormes.
A ideia do eBERlight vem sendo desenvolvida há anos, segundo Ken Kemner, físico sênior e líder de grupo no Laboratório Nacional de Argonne. Kemner trabalhou na APS durante os 27 anos de existência do laboratório, dedicando grande parte desse tempo a conectar pesquisadores ambientais aos recursos da instituição. Agora, o eBERlight dará continuidade a esse trabalho em uma escala maior, afirmou. Ele está ansioso para ver quais novos avanços serão alcançados por meio de pesquisas sobre gases de efeito estufa, ecossistemas de zonas úmidas e as interações de plantas e microrganismos com o solo e os sedimentos.
Segundo Kemner, a chave para o sucesso do eBERlight é a formação de cientistas especializados em síncrotron, bem como de cientistas biológicos e ambientais.
“É preciso treinar radiologistas para que compreendam melhor os problemas das ciências ambientais e adaptem a tecnologia para melhor solucionar os problemas de pesquisa ambiental”, disse ele. â�<“您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么出色。 â�<“您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么出色。“Você também precisa educar os cientistas ambientais sobre o quão eficazes são as fontes de luz na resolução desses problemas.Isso é feito para reduzir as barreiras que impedem a sua atração.
Laurent Chapon, vice-diretor do Laboratório de Ciência de Fótons e diretor do APS, afirmou que o novo plano significa democratizar o acesso ao APS e às suas capacidades.
“Este plano envia uma mensagem importante de que a APS é um recurso fundamental para a nação, capaz de desenvolver programas que ajudam a resolver problemas urgentes, neste caso, problemas ambientais e biológicos”, disse Chapon. â�<“eBERlight将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家提供端到端解决方案。” â�<“eBERlight将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家提供端到端解决方案。”“O eBERlight fornecerá uma solução abrangente para cientistas que buscam resolver problemas de ciências da vida com relevância prática.”
“Espero que, independentemente dos grandes desafios que os cientistas enfrentem, a APS possa ajudá-los”, disse ela. â�<“这些挑战影响着我们每个人。” â�<“这些挑战影响着我们每个人。”“Esses problemas afetam a todos nós.”
O Argonne Leadership Computing Facility (ALCF) fornece à comunidade científica e de engenharia recursos de supercomputação para impulsionar descobertas e conhecimentos fundamentais em uma ampla gama de disciplinas. Apoiado pelo programa Advanced Scientific Computing Research (ASCR) do Departamento de Energia dos EUA (DOE), o ALCF é um dos dois principais centros de computação do DOE dedicados à ciência aberta.
A Fonte Avançada de Fótons (APS, na sigla em inglês) do Departamento de Energia dos EUA, localizada no Laboratório Nacional de Argonne, é uma das fontes de raios X mais produtivas do mundo. A APS fornece raios X de alta intensidade para um grupo diversificado de pesquisadores nas áreas de ciência dos materiais, química, física da matéria condensada, ciências da vida e do meio ambiente, e pesquisa aplicada. Esses raios X são ideais para o estudo de materiais e estruturas biológicas; distribuição de elementos; estados químicos, magnéticos e eletrônicos; bem como uma gama de sistemas de engenharia tecnologicamente importantes, desde baterias a bicos injetores, que são fundamentais para o desenvolvimento econômico, tecnológico e científico do país. A cada ano, mais de 5.000 pesquisadores utilizam a APS para produzir mais de 2.000 publicações, detalhando descobertas importantes e solucionando mais estruturas de proteínas biológicas relevantes do que qualquer outro usuário de instalações de pesquisa de raios X. As tecnologias inovadoras dos cientistas e engenheiros da APS são a base para o desenvolvimento de aceleradores e fontes de luz. Isso inclui dispositivos de entrada que produzem os raios X extremamente brilhantes tão valorizados pelos pesquisadores, lentes que focalizam os raios X em poucos nanômetros, instrumentos que maximizam a interação dos raios X com a amostra em estudo e dispositivos que coletam e processam softwares de raios X. Gerenciar grandes volumes de dados de estudos do APS.
Esta pesquisa utilizou recursos da Advanced Photon Source, uma instalação de usuários do Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA, gerenciada pelo Laboratório Nacional de Argonne do Escritório de Ciência do Departamento de Energia sob o Contrato nº DE-AC02-06CH11357.
O Laboratório Nacional de Argonne está comprometido em solucionar problemas nacionais urgentes nas áreas de ciência e tecnologia. O Laboratório Nacional de Argonne, o primeiro laboratório nacional dos Estados Unidos, realiza pesquisas científicas básicas e aplicadas de ponta em praticamente todas as disciplinas científicas. Os pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne trabalham em estreita colaboração com pesquisadores de centenas de empresas, universidades e agências federais, estaduais e municipais para ajudá-los a resolver problemas específicos, promover a liderança científica dos EUA e construir um futuro melhor para a nação. O Argonne conta com funcionários de mais de 60 nacionalidades e é administrado pela Argonne LLC em Chicago, que faz parte do Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA.
O Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA é o maior financiador de pesquisas em ciências físicas nos Estados Unidos e trabalha para enfrentar alguns dos desafios mais urgentes da nossa época. Para mais informações, acesse https://energygy.gov/science.
Data da publicação: 06/11/2023