Os lasers mais poderosos do mundo que podem desvendar segredos do cosmos

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Dentro de um laboratório de pesquisa da Universidade de Michigan, uma luz verde brilhante enche a câmara de vácuo de um gigante tecnológico. É do tamanho de duas quadras de tênis. Trata-se de Zeus, que em breve será o laser mais poderoso dos EUA. Mas para que ele serve?
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Por Charlotte Lytton
02/01/2024 09h30 Atualizado há uma hora
Postado em 02 de janeiro de 2024 às 10h30m

#.*Post. - N.\ 11.062*.#

Lasers são usados na astronomia há muitos anos — Foto: GETTY IMAGES via BBC

Dentro de um laboratório de pesquisa da Universidade de Michigan, uma luz verde brilhante enche uma câmara de vácuo gigante. É do tamanho de duas quadras de tênis.

As paredes são protegidas por 60cm de concreto para impedir o vazamento de radiação, e a equipe usa máscaras e redes de cabelo para garantir que os eletrônicos delicados não sejam afetados.

Trata-se de Zeus, que em breve será o laser mais poderoso dos EUA - e agora aparece para seus primeiros experimentos oficiais.

Ao contrário dos lasers contínuos que digitalizam seus códigos de barras nas lojas, Zeus é um laser pulsado, disparando em explosões de alguns quililionésmos de segundo.

⚡ Cada pulso será capaz de atingir um pico de potência de três petawatts - que equivalem a mil vezes o consumo de eletricidade de todo o mundo. Um laser capaz de uma energia tão extremamente comprimida ajudará pesquisadores a estudar as leis quânticas que sustentam a realidade, por exemplo, ou a recriar as condições da astrofísica extrema no espaço.

Mas Zeus não é o único laser enorme que poderia revelar novas descobertas nos próximos anos - há uma série de outros lasers de alta potência em instalações da Europa à Ásia em seus calcanhares.

Esse campo "está realmente crescendo", diz Karl Krushelnick, diretor do Centro Gérard Mourou de ciência óptica ultrarrápida da Universidade de Michigan. "As pessoas estão expandindo os limites da tecnologia."

👉 No Reino Unido, um laser chamado Vulcan 20-20 se tornará o mais poderoso do mundo quando for concluído em 2029.

Produzirá um feixe bilhões de vezes mais brilhante do que a luz solar mais intensa. Este único pulso produzirá seis vezes mais energia do que é produzido em todo o mundo - mas durará menos de um trilionésimo de segundo, com seu alvo medindo apenas alguns micrômetros (ou 0,001 de milímetro).

Como Zeus, Vulcan 20-20 receberá cientistas de todo o mundo para realizar experimentos que possam ampliar nossa compreensão do cosmos, da fusão nuclear e até mesmo criar matéria até hoje desconhecida.

O Vulcan 20-20 de 20 petawatts é uma atualização de £85 milhões (US$ 106 milhões) no Vulcan existente na Central Laser Facility (CLF) em Harwell, no Reino Unido - que está sendo desmontado.

Atualmente do tamanho de duas piscinas olímpicas, seus espelhos de um metro de largura pesam 1,5 tonelada cada. Fios brancos grossos serpenteiam para fora da abertura do laser, à medida que o aparelho se dobra ao redor da sala.

Considerado tecnologia de ponta quando foi construído pela primeira vez no Laboratório Rutherford Appleton em 1997, o novo laser será 100 vezes mais brilhante.

A "coisa impressionante não é apenas a potência, mas sim a intensidade do laser", diz Rob Clarke, líder do grupo de ciência experimental da CLF. Para entender essa intensidade, imagine 500 milhões de milhões de lâmpadas padrão de 40W.

Agora "comprima essa luz em algo em torno de um décimo do tamanho de um cabelo humano", diz ele. "O resultado disso é uma fonte de luz muito, muito intensa, e é isso que cria todas as coisas divertidas de plasma, como enormes campos elétricos e magnéticos, e aceleração de partículas."

O Vulcan 20-20 permitirá que os cientistas realizem pesquisas astrofísicas no laboratório - recriando as condições de galáxias distantes para analisar o funcionamento interno de estrelas ou nuvens de gás, ou como a matéria pode se comportar quando exposta a temperaturas e densidades específicas.

O campo de estudo é impulsionado pelo desejo de investigar o cosmos, explica Alex Robinson, o principal físico teórico de plasma do CLF. A pesquisa astrofísica geralmente é "observacional", diz ele."

Você está apontando algum tipo de telescópio e vê várias coisas. Mas surge a questão do que realmente está acontecendo."A esperança é que a realização de experimentos com um laser de tal poder, pela primeira vez, permita "testes realmente rigorosos sobre se certas teorias poderiam funcionar ou não".

Entre os mistérios que se espera investigar em Oxford estão as origens dos campos magnéticos, que cercam a maioria dos objetos substanciais no Universo, como estrelas e planetas.

"Por que esses campos magnéticos estão lá? Não é exatamente óbvio”, diz Robinson, e nenhuma observação pode realmente voltar e testar por que eles primeiramente surgiram.

Um desses métodos de teste pode envolver a fusão de matéria para criar ondas de choque e a adição de turbulência fabricada, como causadas por nuvens moleculares, planetas e poeira, para ver se isso "poderia dar origem a campos magnéticos".

Outros experimentos explorarão as origens dos raios cósmicos (partículas de alta energia que podem viajar quase na velocidade da luz), como os jatos (sprays de partículas que disparam de colisões de alta energia) são formados e a estrutura dentro de planetas gigantes.

Os pesquisadores também usarão o laser Vulcan 20-20 para investigar a formação de novos materiais. Uma forma de nitreto de boro, um material mais duro que o diamante, foi potencialmente considerada metastável - criada em condições de pressão e intensidade muito altas fabricadas no laboratório, que podem posteriormente sobreviver em temperaturas ambientais.

E então a questão é: que outros materiais você poderia fazer da mesma maneira? Eles teriam propriedades eletrônicas ou ópticas fantásticas? Eu não sei. Mas pelo menos há um pedaço lá nos dizendo que há algo que vale a pena explorar.

— Alex Robinson, o principal físico teórico de plasma do CLF

Por que os lasers mais poderosos do mundo podem desvendar segredos do cosmos? — Foto: Getty Images via BBC

Alcançando a fusão

A fusão nuclear também está na lista de áreas onde os lasers de ultra-alta potência. Em julho, pesquisadores da National Ignition Facility do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia, usaram lasers para obter um ganho líquido de energia pela segunda vez.

❗ Um experimento em 2023 criou um rendimento energético mais alto do que o primeiro, aumentando novamente as esperanças de que a energia limpa possa substituir nossas fontes de energia existentes. (Reações de fusão não liberam gases de efeito estufa ou resíduos radioativos.)

A fusão também tem sido uma das principais áreas de estudo no centro de Infraestrutura de Luz Extrema para Física Nuclear (ELI-NP) em Măgurele, Romênia - que com uma força de 10 petawatts mantém o título de laser mais poderoso do mundo.

No ano passado, o operador do laser romeno começou a fazer parceria com empresas privadas para desenvolver tecnologias que possam alimentar as primeiras usinas de fusão comercial do mundo.

Usando a técnica de "Amplificação de Pulso Chirped" que rendeu o Prêmio Nobel de Física em 2018, os pulsos a laser serão esticados, reduzindo sua potência máxima, antes de serem amplificados e comprimidos novamente.

Espera-se que a pesquisa sobre os processos físicos dessa interação seja publicada em três anos, antes da construção das primeiras usinas de fusão comercial na década de 2030.

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Maior é melhor?

Os físicos estão bastante interessados em enfatizar a natureza colaborativa do campo - mas o tamanho continua sendo uma um ponto para se gabar.

⚡⚡⚡ De acordo com Chang Hee Nam, diretor do Centro de Ciência Relativística do Laser (CoReLS) na Coreia do Sul e professor do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju, o laser do centro atualmente "detém o recorde de maior intensidade" do mundo, atingindo 10^23 W/sq cm - ou uma intensidade tão poderosa quanto toda a luz na Terra focada em pouco mais de um micrômetro, ou menos de um quinquagésimo do diâmetro de um cabelo humano.

Os cientistas sul-coreanos estão usando a tecnologia para explorar, entre outras coisas, a terapia de prótons - um tratamento de câncer que tem como alvo feixes carregados positivamente nos tumores dos pacientes.

Pesquisas que podem produzir novas aplicações médicas, juntamente com o teste de ideias centenárias sobre o estado do Universo, foram bem exploradas na máquina de quatro petawatts da CoReLS - mas a equipe não para por aí.

Nam diz que "agora estamos pressionando para ter um laser de petawatt mais alto; estamos preparando algumas propostas para um feixe de laser de 25 petawatts". Se encomendado nos próximos seis anos, como ele espera, superará o ainda não construído Vulcan 20-20.

Ainda assim, Clarke, do Vulcan, diz que poder e intensidade não são tudo.

A métrica mais importante agora é "o que você pode fazer com ele? Que ciência você está buscando? O que você vai conseguir com isso?"

Esses lasers, e os pesquisadores que trabalham neles, preocupam-se com uma coisa acima de tudo, diz ele. "É sobre construí-lo corretamente e usá-lo corretamente."

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• Europa
• Reino Unido

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VÍDEO: Avião com 379 a bordo bate em outra aeronave e pega fogo no aeroporto de Tóquio; cinco morrem

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Aeronave da Japan Airlines bateu na pista de pouso em avião da Guarda Costeira, que levaria ajuda a região atingida por terremoto. Cinco tripulantes da aeronave da Guarda Costeira morreram, e piloto está em estado grave.
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Por g1
02/01/2024 06h33 Atualizado há 48 minutos
Postado em 02 de janeiro de 2024 às 07h35m

#.*Post. - N.\ 11.061*.#

Veja o momento em que avião colide em outra aeronave no aeroporto do Japão

Fogo destrói avião no aeroporto de Tóquio. Equipes trabalham para combater as chamas.

Um avião da Japan Airlines com 367 passageiros e 12 tripulantes pegou fogo após bater em uma aeronave da Guarda Costeira do Japão na pista do aeroporto internacional de Haneda, em Tóquio, nesta terça-feira (2).

O choque gerou explosões instantâneas em ambas as aeronaves, que puderam ser vistas pelas câmeras do aeroporto. Imagens da TV pública japonesa NHK mostram o momento da colisão, que ocorreu quando a aeronave da Japan Airlines trafegava na pista de pouso (veja vídeo acima), onde o avião da Guarda Costeira estava parado.

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Segundo a rede estatal japonesa NHK e a agência estatal Kyodo, cinco dos seis tripulantes do avião da Guarda Costeira morreram no choque. A Guarda Costeira japonesa disse que o piloto da aeronave conseguiu escapar e está internado em estado grave.

Apesar da forte explosão, a Japan Airlines afirmou que todas as 379 pessoas a bordo da aeronave foram retiradas a tempo - o avião foi depois consumido pelas chamas. A polícia local disse à imprensa japonesa que 17 passageiros feridos, mas ainda não havia informação sobre o estado de saúde delas até a última atualização desta reportagem.

• VÍDEO: Passageiro mostra interior de avião após explosão por choque com outra aeronave no Japão; 'pensei que ia morrer'

A colisão ocorre apenas um dia depois de um terremoto de 7,6 atingir a costa oeste do Japão, matando 48 pessoas e gerando alertas de "grandes tsunamis". O episódio reacendeu no país o trauma pela tragédia do acidente nuclear de Fukushima em 2011, causado após um terremoto e tsunami atingirem o país (leia mais abaixo).

Segundo a Guarda Costeira, sua aeronave que colidiu com a da Japan Airlines estava na pista para decolar em direção à base militar de Niigata, na costa oeste do país, para levar ajuda às cidades atingidas pelo terremoto.

O tremor gerou cerca de 50 réplicas ao longo da região de Ishikawa, no oeste do Japão, e alertas por tsunamis com ondas de até 5 metros. Os alertas duraram quase 24 horas e foram retirados na manhã desta terça, mas equipes ainda fazem buscas nas cidades atingidas.

Já a aeronave da Japan Airlines era um voo comercial que chegava de Hokkaido, no norte, segundo a companhia.

Autoridades ainda não haviam informado, até a última atualização desta notícia, por que os dois aviões estivessem na mesma pista ao mesmo tempo. O gabinete do primeiro-ministro japonês, Fumio Kishida, disse que o premiê estava reunindo informações sobre o que falhou para provocar o choque entre as aero

naves.

O aeroporto de Haneda, um dos dois aeroportos internacionais de Tóquio e um dos mais movimentados do Japão, informou que todos os pousos e decolagem foram cancelados após a colisão.

Aeronave da Japan Airlines pega fogo em aeroporto de Tóquio no dia 2 de janeiro de 2024 — Foto: Issei Kato/Kato

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Aeronave da Japan Airlines pega fogo em aeroporto de Tóquio no dia 2 de janeiro de 2024 — Foto: GloboNews/Reprodução

Fogo destrói avião no aeroporto de Tóquio

• Fumio Kishida
• Japão
• Tóquio

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Da comida à poluição: entenda como fatores ambientais podem causar alterações genéticas mesmo após o nascimento

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Dieta, estresse e até sedentarismo podem mudar comportamento dos genes e características podem ser herdadas por filhos e netos, diz professor. Série do g1 aborda relação da má alimentação com desenvolvimento de gerações futuras.
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Por Gabriella Ramos, g1 Campinas e Região
01/01/2024 08h06 Atualizado há 02 horas
Postado em 01 de janeiro de 2024 às 10h10m

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Poluição gerada pelos escapamentos de carros que circulam em uma estrada — Foto: AP Photo/Michael Probst

Na escola, as aulas de biologia ensinam que a composição genética de uma pessoa é determinada ainda na concepção, a partir da junção do material dos genitores, permanecendo até o fim da vida. Mas o que acontece quando fatores externos, como alimentação e poluição, entram em ação?

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🧬 Antes de tudo, é preciso entender que o que a ciência tem observado com curiosidade não são mutações genéticas, mas sim mudanças na forma como os genes – minúsculas estruturas que fazem parte do DNA – trabalham que podem afetar o funcionamento do organismo.

🍎 Dennys Cintra, coordenador do Laboratório de Genômica Nutricional da Unicamp, explica que essas mudanças podem ser motivadas por diversos fatores, incluindo comida, exercício físico, consumo de agrotóxicos e estresse. E elas também podem ser passadas para filhos e netos.

👉 O impacto da alimentação nas gerações futuras é um dos temas abordados pela pesquisadora e nutricionista Maria Julia de Oliveira Miele, vencedora do Prêmio Capes de 2023. O trabalho é ponto de partida para uma série publicada pelo g1 nesta semana.

Em cinco matérias, você entenderá qual o peso da alimentação a partir da formação da vida, dos impactos na gestação até aspectos sociais, e por que uma nutrição adequada pode ser aliada no combate à desigualdade.

Nesta reportagem, a quarta da série, você vai ver:

• O que são os genes
• Como eles podem ser alterados
• Herança genética
• Tem reversão?

O que são os genes?

Para entender como as alterações no funcionamento dos genes acontecem, é preciso primeiramente entender o que é um gene e por que essas estruturas são tão importantes no funcionamento do corpo humano.

😅 Calma, a aula de biologia não vai ser tão complicada assim! Conforme explica, resumidamente, o professor Dennys Cintra:

• O DNA, que armazena os dados genéticos de todas as pessoas, é uma grande fita fragmentada em cromossomos;
• Os seres humanos têm, ao todo, 46 cromossomos, sendo que metade é herdada da mãe e a outra metade, do pai;
• Cada cromossomo é composto por centenas ou milhares de genes.

Alterações

Os genes, por sua vez, são responsáveis pela produção contínua de proteínas como insulina, amônio, estrogênio e testosterona – e é esse processo que pode ser alterado por fatores externos, de acordo com o professor.

“A pessoa tem o gene, o gene não tem mutação, então presume-se que ele vai produzir corretamente a proteína. Só que, quando a gente mede a quantidade de proteína, pode ser que tenha um indivíduo que tem menos unidades, e outro indivíduo tem mais unidades”, afirma Cintra.

🤔 Na prática, o que isso significa? Imagine uma pessoa que, todos os dias, caminha por uma avenida movimentada e inala um pouco de fumaça. A fumaça possui um componente que é absorvido pelo pulmão, cai na corrente sanguínea e é entregue no pâncreas, que produz insulina.

“Chega lá no gene que produz insulina, ele trava a produção. Então, veja, você tem tudo certinho. Só que na hora que o meu sistema precisou acessar o gene que produz insulina, não conseguiu porque estava travado. Vai produzir insulina? Vai, mas menos do que se esperava. Isso causou espanto quando a gente descobriu”, explica o professor.

Para descobrir o que está acontecendo com esse paciente, os médicos podem investigar quadros de diabetes ou até falência pancreática, mas não haverá alterações. As mudanças só serão percebidas ao analisar a função do gene, que estará produzindo menos cópias do que o necessário.

“Até agora há pouco, a gente ficava atribuindo isso à comida, ao sedentarismo. Principalmente excesso de gordura, excesso de açúcar, excesso de qualquer coisa e sedentarismo. E a gente está vendo que não, porque isso pode acontecer com pessoas que comem bem e pessoas que são fisicamente ativas, mas estão expostas a poluentes, drogas ilícitas ou agrotóxicos”.

DNA — Foto: Getty Images via BBC

Herança genética

Portanto, como os genes estão inseridos dentro dos cromossomos e esses, por sua vez, são herdados por filhos e netos, as alterações provocadas por fatores externos também podem ser transmitidas para filhos e netos. Em outras palavras, os efeitos da poluição, por exemplo, podem perdurar por gerações.

“A hora que passa, eu posso sofrer as consequências disso. Agora, veja, precisa ter cuidado com a palavra 'consequência', porque quando a gente fala consequência parece que já tem um lado pejorativo nisso, mas pode ser um benefício também”, destaca Cintra.

👶 O professor reforça que nem toda alteração no funcionamento dos genes é negativa, já que as características genéticas passadas do pai ou da mãe para os filhos têm como objetivo biológico dar uma “prévia” às próximas gerações sobre o que está acontecendo no mundo naquele momento.

“O objetivo biológico dessas modificações é informar àquele que vai nascer como é que está o ambiente do antecessor. […] Apesar de algumas coisas a gente entender como prejuízo, isso pode ser uma vantagem evolutiva", pontua. 

Tem reversão?

Por enquanto, apenas na teoria. “A gente sabe que, do mesmo jeito que acontece a compactação, acontece a descompactação [do gene]. Isso é uma característica modificada, sim, com certeza, só que a gente ainda não sabe como”, diz Cintra.

👉 Uma das saídas está, mais uma vez, na alimentação, como vai reforçar a última reportagem da série.

• Campinas
• Unicamp

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Japão tem alerta de tsunami após terremoto de magnitude 7,6

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Governo japonês chegou a emitir alertas de 'grande tsunami' com ondas de até 5 metros na costa oeste do país, mas diminuiu o risco para ondas de 3 metros quatro horas depois. Rússia, Coreia do Norte e Coreia do Sul também estão em alerta. Episódio reacendeu temor por tragédia nuclear como a de Fukushima, mas autoridades descartaram risco.
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Por g1
01/01/2024 04h19 Atualizado há 7 minutos
Postado em 01 de janeiro de 2024 às 06h25m

#.*Post. - N.\ 11.059*.#

Japão emite alerta para tsunami após forte terremoto

O Japão emitiu nesta segunda-feira (1º) um alerta para risco de tsunami na costa oeste do país após uma série de terremotos atingir a região. O mais forte deles teve magnitude 7,6, segundo o serviço meteorológico japonês.

Por conta dos tremores, Rússia, Coreia do Norte e Coreia do Sul também emitiram alertas por tsunami em seus países. No Japão, autoridades alertavam para o risco de tsunami em toda a costa oeste do país até a última atualização desta reportagem.

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O terremoto mais forte, de magnitude 7,6, ocorreu na cidade de Anamizu, na região de Ishikawa, na costa oeste do Japão, por volta das 16h10 do horário local (4h10 no horário Brasília).

Na cidade de Wajima, também na costa oeste, o Corpo de Bombeiros disse que ao menos 30 prédios colapsaram, e há relatos de pessoas presas sob escombros. Segundo o porta-voz do governo japonês Hayashi Yoshimsa, casas em Ishikawa foram destruídas, e militares já foram enviados para ajudar em operações de resgate, mas não havia informação sobre vítimas até a última atualização desta notícia.

Durante quatro horas, autoridades emitiram alertas de um "grande tsunami" com ondas de até 5 metros para a região Ishikawa - as ondas que atingiram a usina de Fukushima, em 2011, causando um dos piores acidentes nucleares da história, chegaram a 15 metros de altura.

No início da noite no horário local (por volta das 08h30 no horário de Brasília), autoridades locais diminuíram o risco para ondas de 3 metros na mesma região, mas afirmou que ainda havia registro de tsunamis.

Mapa da Agência Meteorológica do Japão mostra áreas de risco por tsunami, em 1º de janeiro de 2024. — Foto: Agência Meteorológica do Japão

Por isso, autoridades pediram à toda a população da região de Ishikawa que deixem suas casas e busquem abrigos.

A TV pública japonesa NHK afirmou que ondas de 1,20 metro atingiram a cidade de Wajima, a poucos quilômetros do epicentro do tremor, mas sem causar estragos. Outras cidades também registraram ondas menores.

Esta é a primeira vez que um grande aviso de tsunami é emitido desde a tragédia na usina de Fukushima, que ficou inundada em 11 de março de 2011 após um terremoto e tsunami atingirem a região, na costa leste do Japão. Vinte mil pessoas morreram na ocasião. 

Brasileiros

Japão emite alerta de tsunami para toda costa oeste do país, após terremoto de 7.5 de magnitude

O Ministério das Relações Exteriores do Brasil disse também não ter registro de brasileiros afetados pelos tremores, mas que consulados e a Embaixada do Brasil no Japão ainda estavam em contato com municípios afetados.

À GloboNews, a brasileira Suellen Hayashi, que mora em Fukui, ao sul de Ishikawa, relatou ter sentido os tremores dentro de casa. Suellen contou que recebeu o treinamento de segurança em casos de terremoto e, por isso, se abrigou com os filhos embaixo da mesa.

Os alertas reacenderam os temores por uma nova tragédia nuclear no país, ainda sob o trauma de Fukushima, mas a autoridade de regulação nuclear do Japão afirmou que não há risco de vazamento de radioatividade das usinas e que nenhuma irregularidade foi registrada nas usinas nucleares ao longo do Mar do Japão, na costa oeste.

Segundo a imprensa local, a central nuclear mais próxima do epicentro do sismo, a central Shika de Hokuriku, em Ishikawa, já havia parado os seus dois reactores antes do sismo para inspecções regulares e não viu qualquer impacto.

A TV pública japonesa NHK interrompeu a programação e colocou um alerta para que as pessoas deixem as áreas de risco.

A Agência Meteorológica do Japão pediu para que os moradores permaneçam em abrigos seguros até que o alerta seja suspenso.

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Estragos

Ruas de Wajima ficaram rachadas após terremoto atingir o Japão, em 1º de janeiro de 2024 — Foto: Kyodo News via AP

Uma testemunha na cidade de Nagano, no centro do Japão, registrou prateleiras e itens dentro de uma loja de conveniência tremendo quando o terremoto ocorreu (veja o vídeo no início da reportagem).

O incidente também cortou a energia de milhares de casas e interrompeu voos e serviços ferroviários na região afetada. Além disso, provocou incêndios pelo país.

No Santuário Onohiyoshi em Kanazawa, província de Ishikawa, um torii, portão tradicional japonês, desabou — Foto: Kyodo/Reuters

Outros países

Incêndio é registrado, e casas ficam danificadas por terremoto na costa oeste do Japão

O Serviço Nacional de Alerta de Tsunami dos Estados Unidos emitiu um alerta de tsunami para regiões costeiras da Coreia do Norte e da Rússia, com chance de ondas de até 1 metro.

Autoridades da cidade portuária de Vladivostok, na região russa de Primorsk, pediram a pessoas que estejam navegando ou no mar “retornem urgentemente à costa”.

Além disso, a Coreia do Sul também afirmou que a costa leste do país pode enfrentar um aumento do nível do mar após o terremoto do Japão.

A província de Gangwon pediu para que os moradores perto da costa se desloquem para terrenos mais altos. No local, foi registrada uma onda de tsunami de 45 centímetros, informou a agência do país.

Terremoto provocou incêndios no Japão, em 1º de janeiro de 2024 — Foto: NTV/AP

• Coreia do Sul
• Japão

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