Timothy Weihs tem a missão de refletir sobre o impensável: a força destrutiva cataclísmica de uma detonação nuclear e a letalidade das armas químicas e biológicas. Temas sombrios, sem dúvida, mas o professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Johns Hopkins busca compreender essas armas de destruição em massa para neutralizar sua ameaça e, em última análise, reduzir os danos.

"Estamos tentando evitar que coisas ruins aconteçam", diz Weihs.

Weihs dirige a Aliança de Pesquisa Universitária em Ciência dos Materiais em Ambientes Extremos , uma colaboração de 17 universidades, laboratórios e centros de pesquisa em uma dúzia de estados do país. Liderada pela Johns Hopkins em colaboração com a Agência Federal de Redução de Ameaças de Defesa (parte do Departamento de Defesa dos EUA), a aliança foi lançada em 2020 com US$ 30 milhões em financiamento federal. Ela se concentra em "compreender, prever e controlar o comportamento de materiais em condições extremas causadas por armas de destruição em massa", de acordo com seu site — embora as ameaças ao financiamento federal para pesquisa, bem como a recente paralisação do governo, possam significar que o trabalho será interrompido e atrasado.

Um dos cenários que a aliança busca solucionar é como destruir com segurança agentes químicos em poder do inimigo. Pode ser gás mostarda (usado na Primeira Guerra Mundial), um agente biológico como o antraz, ou até mesmo o opioide sintético fentanil, que tem potencial para ser usado como arma, afirma Weihs. Na maioria das vezes, a aliança trabalha com sarin, um agente nervoso transparente, incolor e insípido, considerado mais de 80 vezes mais tóxico que o cianeto, uma substância química mortal. Para realizar essa destruição com segurança, os pesquisadores utilizam um substituto do sarin em laboratório, uma substância química que compartilha muitas propriedades com o agente nervoso — exceto pela alta toxicidade.

"Digamos que os militares recebam informações sobre a localização de um estoque de armas químicas", diz Weihs. "Qual é a nossa capacidade de neutralizar esse estoque, que pode estar no subsolo ou dentro de uma cidade? Como podemos neutralizar rapidamente os agentes antes que sejam usados, sem prejudicar a população civil ao redor?"

É um problema multifacetado que exige uma solução em várias etapas, começando com um projétil capaz de penetrar o que poderia ser um bunker de armazenamento fortificado, diz Weihs. Depois, uma vez lá dentro, a equipe precisaria lançar uma carga útil que criasse uma bola de fogo com calor suficiente para destruir o gás. Mas aqui reside um problema: eles não podem simplesmente usar explosivos de alta potência, porque a detonação poderia acabar dispersando as armas químicas antes que a exposição ao calor as neutralizasse. Se isso acontecesse durante uma ameaça real, a equipe morreria.

Em seu laboratório, Weihs e outros cientistas examinam como usar pós metálicos para criar uma bola de fogo de alta temperatura. "Alumínio e boro são dois exemplos que produzem mais calor por massa e por peso", diz ele. "Mas eles não queimam muito bem, então estudamos como ligá-los, misturá-los com outros elementos para que queimem melhor." Vídeos de testes de laboratório mostram vários pós metálicos sendo inflamados em câmaras de teste. À medida que os pós queimam, imagens de raios X são capturadas para ajudar os pesquisadores a determinar a eficiência de combustão de um pó específico.

Outro componente importante do trabalho da aliança é o estudo do impacto de explosões nucleares, incluindo a enorme onda de choque que pode quebrar janelas, esmagar objetos e ferir e matar pessoas — e o pulso de radiação eletromagnética que pode destruir sistemas de comunicação, computadores e outros dispositivos eletrônicos. O grupo busca compreender como diversas substâncias reagem a essas forças extremas, tanto na Terra quanto no espaço, onde satélites militares e civis podem ser vulneráveis ??a tais perturbações. Dado que os dias de testes com armas nucleares reais já ficaram para trás, os pesquisadores utilizam lasers de alta potência focados nas substâncias em estudo para simular ondas de choque.

Para os cientistas e engenheiros que compõem a aliança, o trabalho envolvido na compreensão e neutralização de armas de destruição em massa é um esforço complexo de equipe, com especialistas de todo o país colaborando na iniciativa.

"Como instituição líder na aliança, a Hopkins [gerencia] o fluxo de verbas e subcontratos para outras instituições que possuem os recursos humanos, as competências e as instalações laboratoriais necessárias para realizar o trabalho", afirma Weihs. Além da JHU, outras três instituições são membros permanentes da aliança: os campi de San Diego e Riverside da Universidade da Califórnia e a Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. O Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech), a Universidade Estadual Morgan, a Escola de Minas e Tecnologia da Dakota do Sul (uma universidade pública em Rapid City) e outras faculdades e universidades também participam.

Sua equipe está investigando métodos químicos para neutralizar o sarin e outras armas semelhantes, incluindo como os "nanoóxidos metálicos" podem atuar como um catalisador benéfico para a neutralização.

Este trabalho tem um valor imenso, em parte "porque estamos treinando a próxima geração de cientistas e engenheiros que continuarão a nos proteger", diz Groven. "Sem pesquisas como esta e sem o investimento em treinamento de estudantes, não estaríamos fazendo tudo o que podemos para defender nossa nação."