Se você colocasse o filme em avanço rápido, você veria muita ação e muitas mudanças! Você veria que nosso planeta passou por mudanças notáveis ao longo de bilhões de anos (Figura 12.3). Enormes montanhas se formaram, foram destruídas, e substituídas por novas montanhas. Os oceanos se abriram e se moveram ao redor do globo. Os continentes moveram-se, separaram-se uns dos outros, e colidiram uns com os outros, até finalmente alcançarem os seus locais actuais. A vida na Terra também mudou tremendamente. No início, a Terra nem sequer era capaz de suportar a vida. Não havia oxigênio na atmosfera, e a superfície da Terra era extremamente quente. Lentamente, ao longo de milhões de anos, a Terra mudou para que plantas e animais pudessem começar a crescer. Os seres vivos então mudaram ainda mais a Terra.
Figure 12.3: A Terra a partir do espaço. A Terra parece muito diferente hoje do que era quando se formou há mais de 4 bilhões de anos.
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Muitas vezes gostamos de usar nossa imaginação para pensar como era a Terra quando os dinossauros vagueavam por aí (Figura 12.4). Que imagens vêm à sua mente quando você pensa nos dinossauros? Agora imagine um tempo na Terra antes mesmo dos dinossauros. Imagine o tempo antes mesmo de qualquer ser vivo estar na Terra. Que imagens vêm à sua mente agora? Como você acha que a Terra era quando ela foi formada pela primeira vez? Esta lição vai ajudá-lo a entender como a Terra se formou, como era nos seus primeiros anos, e como a vida se desenvolveu pela primeira vez na Terra.
Figure 12.4: A Terra e suas formas de vida dominantes mudaram ao longo da longa história da Terra.
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Avaliando Conhecimentos Prévios
As seguintes perguntas são abordadas em outros capítulos e o ajudarão a trabalhar através desta lição. Pesquise estas antes de avançar.
- O que são elementos químicos?
- Que condições as plantas e os animais precisam para viver?
- De que é a atmosfera e de que é feita?
- Como a meteorologia e a erosão afectam a Terra?
Formação da Terra e do Nosso Sistema Solar
Podemos construir a história da formação do nosso sistema solar olhando para as regiões onde outras estrelas se estão a formar agora. A formação de estrelas começa quando uma nuvem gigante de gás e poeira desaba sob a sua própria gravidade. À medida que a nuvem se contrai, ela começa a girar mais rápido e se instala em uma estrutura em forma de disco. Nós vemos esses objetos em forma de disco (chamados de proplyds) na Nebulosa de Orion (Figura 12.13), onde as novas estrelas estão se formando hoje. A maioria do material do disco empoeirado drena para o centro onde a densidade aumenta gradualmente até que a enorme pressão central desencadeia reações de fusão nuclear e a estrela nasce.
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No entanto, uma fração relativamente pequena do material do disco é deixada para trás na forma de grãos de poeira revestidos de gelo. Os mantos gelados dos grãos começam a grudar juntos e eventualmente crescem até atingir pedras rochosas do tamanho de um metro, chamadas planetesimais. Os planetesimais colidem e acumulam-se em corpos maiores, com dezenas de quilômetros de diâmetro, chamados de protoplanetas. Uma vez que os protoplanetas limpam uma fenda no disco, eles se tornam planetas de boa fé e suas órbitas começam a se estabilizar (Figura 12.6).
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Figure 12.6: A rendição artística de uma estrela bebê ainda cercado por um disco protoplanetário no qual os planetas estão se formando.
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O processo de formação do planeta é confuso. Nem todos os planetas estão acretizados em planetas. Milhões de planetesimais permanecem como restos e são agora os asteróides e cometas cobertos de gelo em nosso sistema solar. Nos primeiros cem milhões de anos após a formação do Sol, as colisões entre os restos de planetesimais e os planetas eram comuns. Vemos evidências de bombardeamentos pesados por planetesimais nas superfícies da Lua e Mercúrio (Figura 12.7 e Figura 12.8).
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Figure 12.7: A superfície da Lua é marcada por colisões com detritos que tinham metros a quilômetros de diâmetro. A maioria dos planetesimais foi acretizada em planetas ou luas, mas alguns desses objetos permanecem como meteoros, asteróides e cometas em nosso sistema solar hoje.
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Figure 12.8: A superfície de Mercúrio mostra crateras de colisão semelhantes. A maioria dos planetesimais foi acumulada em planetas ou luas, mas alguns desses objetos permanecem como meteoros, asteróides e cometas em nosso sistema solar hoje.
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Os mesmos tipos de colisões teriam ocorrido na superfície da Terra, porém processos erosivos apagaram todos, exceto a mais recente dessas colisões. Figura 12.9 é uma cratera de meteoros no Arizona.
Figure 12.9: A cratera de meteorito no Arizona foi formada há cerca de 40.000 anos pelo impacto de um meteorito de cerca de 50 metros de diâmetro. Tais colisões são raras hoje.
Sobre 100 milhões de anos após a formação do Sol, a gravidade dos planetas e luas no nosso sistema solar tinha varrido a maior parte dos planetesimais. Contudo, milhões destes objectos ainda permanecem em órbitas gravitacionalmente estáveis na cintura principal de asteróides do sistema solar, na cintura de asteróides de Tróia, ou para além de Neptuno e Plutão na cintura de Kuiper. Ilustrado no esboço abaixo está a localização do maior reservatório de asteróides em nosso sistema solar hoje (Figura 12.10).
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Figure 12.10: Este esboço mostra o maior reservatório de asteróides em nosso sistema solar hoje.
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Terra é o único objeto em nosso sistema solar conhecido para suportar vida (Figura 12.11). Hoje existem mais de 1 milhão de espécies conhecidas de plantas e animais na Terra.
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Figure 12.11: A Terra formou-se ao mesmo tempo que os outros planetas do nosso sistema solar cerca de 4 1⁄2 bilhões de anos atrás.
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Os materiais que se juntaram para formar a Terra foram feitos de vários elementos químicos diferentes. Cada elemento tem uma densidade diferente, definida como massa por volume. A densidade descreve o peso de um objeto em relação à quantidade de espaço que o objeto ocupa. Após a formação inicial da Terra, os elementos mais densos afundaram-se até ao centro. Os elementos mais leves subiram para a superfície. Você provavelmente já viu algo assim acontecer se você já misturou óleo e água em uma garrafa. A água é mais densa que o óleo. Se você colocar ambos em uma garrafa, sacudi-la, e depois deixá-la sentada por um tempo, a água se fixa ao fundo e o óleo sobe sobre a parte superior da água.
Hoje, a Terra é constituída por camadas que representam densidades diferentes (Figura 12.12). O centro da Terra é chamado de seu núcleo. O núcleo é feito de elementos metálicos muito densos chamados ferro e níquel. A camada mais externa da Terra é a sua crosta. A crosta é feita principalmente de elementos leves, como silício, oxigênio e alumínio. Mais informações sobre as diferentes camadas da Terra são apresentadas na lição sobre tectônica de placas.
Figure 12.12: A Terra é feita de várias camadas que variam em densidade. O centro da Terra é o núcleo, que é o mais denso. A camada mais externa é a crosta, que é a menos densa. As camadas médias compõem o manto.
Formação da Atmosfera da Terra
A Terra primitiva era muito diferente da nossa Terra de hoje. A Terra primitiva sofreu frequentes impactos de asteróides e meteoritos e teve erupções vulcânicas muito mais frequentes. Não havia vida na Terra durante os primeiros bilhões de anos porque a atmosfera não era adequada para a vida. A primeira atmosfera da Terra tinha muito vapor de água, mas quase não tinha oxigénio. Mais tarde, erupções vulcânicas frequentes colocaram vários gases diferentes no ar (Figura 12.13). Estes gases criaram um novo tipo de atmosfera para a Terra. As erupções vulcânicas expeliram gases como nitrogênio, dióxido de carbono, hidrogênio e vapor de água para a atmosfera – mas sem oxigênio livre. Sem oxigênio, ainda havia muito pouco que poderia viver na Terra.
Figure 12.13: Erupções vulcânicas ocorreram quase constantemente no início da Terra. As erupções colocam vapor de água, dióxido de carbono e outros gases no ar que ajudaram a criar a atmosfera inicial da Terra.
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Só, dois processos mudaram a atmosfera da Terra para uma que é mais rica em oxigênio – como a que temos hoje. Primeiro, a radiação do Sol fez com que as moléculas de vapor de água se separassem. Lembre-se que uma molécula de água é feita dos elementos hidrogênio e oxigênio, ou H2O. A radiação do Sol dividiu algumas das moléculas da água em hidrogénio e oxigénio. O hidrogénio escapou de volta ao espaço exterior. O oxigénio acumulado na atmosfera. O segundo processo que mudou a atmosfera inicial da Terra foi a fotossíntese (Figura 12.14). Cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, um tipo de organismo chamado cianobactérias evoluiu na Terra primitiva e começou a realizar a fotossíntese. A fotossíntese utiliza dióxido de carbono e energia do Sol para produzir açúcar e oxigênio. As cianobactérias eram organismos muito simples mas desempenharam um papel importante na mudança da atmosfera inicial da Terra. Eles realizaram a fotossíntese para produzir os materiais necessários para o seu crescimento. Eles deram oxigênio para a atmosfera, pois fizeram isso.
Figure 12.14: Bactérias capazes de fotossíntese apareceram na Terra pela primeira vez há cerca de 2,4 bilhões de anos. A fotossíntese toma luz solar, dióxido de carbono e água e produz açúcar e oxigênio. A fotossíntese contribuiu com oxigênio para a atmosfera inicial da Terra e ajudou a mudá-la de uma rica em dióxido de carbono para uma rica em oxigênio.
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O oxigênio na atmosfera é importante para a vida por duas razões principais. Primeiro, o oxigênio compõe a camada de ozônio. A camada de ozônio está na parte superior da atmosfera, e é feita de moléculas de O3 – um tipo particular de molécula de oxigênio. Ela bloqueia a radiação nociva do sol e impede que ela chegue à superfície da Terra. Sem uma camada de ozono, a radiação intensa do sol atingiu a superfície inicial da Terra, tornando a vida quase impossível. Em segundo lugar, o oxigénio na atmosfera é necessário para que os animais, incluindo os humanos, respirem. Nenhum animal seria capaz de respirar na atmosfera inicial da Terra. No entanto, provavelmente existiam vários tipos de bactérias que viviam na Terra durante este período inicial. Elas teriam sido anaeróbicas, o que significa que não precisavam de oxigênio para viver.
Muitas células simples viveram na Terra durante os primeiros bilhões de anos da história da Terra. Alguns dos fósseis mais antigos de organismos mais complexos são de cerca de 2 bilhões de anos atrás. Eles são encontrados na Austrália.
Mudanças na vida e na atmosfera, outras mudanças também aconteceram desde que a Terra foi formada pela primeira vez. As primeiras erupções vulcânicas na Terra liberaram grandes quantidades de vapor de água para a atmosfera. O vapor de água lentamente condensou e retornou à superfície da Terra com a chuva. Isto formou os oceanos. A água começou a circular na Terra, e eventos como chuvas e tempestades em seguida começaram a mudar a superfície da Terra através da meteorologia e da erosão. O capítulo Água Doce da Terra dá mais detalhes sobre como os ciclos da água na Terra.
Os continentes estavam em locais muito diferentes do que estão agora. Os cientistas não sabem como a terra da Terra era exatamente após a primeira formação do planeta. Eles sabem que a América do Norte e a Groenlândia formaram uma gigantesca massa terrestre chamada Laurentia há cerca de 1,8 bilhões de anos. Há cerca de 1 bilhão de anos, a Antártida pode ter estado perto do equador, embora agora se situe no Pólo Sul da Terra. Hoje, os continentes da Terra continuam a mudar lentamente ao redor do globo.
Síntese da Lua
- A Terra formou-se há mais de 4 bilhões de anos, juntamente com os outros planetas do nosso sistema solar.
- A Terra primitiva não tinha camada de ozônio e provavelmente era muito quente. A Terra primitiva também não tinha oxigênio livre.
- Sem uma atmosfera de oxigênio muito poucas coisas poderiam viver na Terra primitiva. As bactérias anaeróbicas foram provavelmente os primeiros seres vivos na Terra.
- A Terra primitiva não tinha oceanos e era frequentemente atingida por meteoritos e asteróides. Havia também erupções vulcânicas frequentes. Erupções vulcânicas liberaram vapor de água que eventualmente esfriou para formar os oceanos.
- Atmosfera lentamente tornou-se mais rica em oxigênio à medida que a radiação solar dividia as moléculas de água e as cianobactérias iniciavam o processo de fotossíntese. Eventualmente a atmosfera tornou-se como é hoje e rica em oxigênio.
- Os primeiros organismos complexos na Terra desenvolveram-se há cerca de 2 bilhões de anos.
Perguntas de revisão
- Descreva como as diferentes camadas da Terra variam de acordo com a densidade. Quando é que os materiais que fazem a Terra se separar por densidade?
- Explique duas razões pelas quais ter uma atmosfera rica em oxigénio é importante para a vida na Terra.
- Os cientistas acreditam que a camada de ozono da Terra está a diminuir devido às actividades humanas e à poluição do ar. Que efeito isto pode ter nas formas de vida da Terra?
- Descreva o papel das cianobactérias na mudança da atmosfera inicial da Terra.
- Enumere três maneiras que a Terra era diferente hoje em dia de quando foi formada pela primeira vez.
- Se suponha que a Terra tinha sido muito mais fria quando se formou pela primeira vez. Como o interior da Terra seria diferente do que é hoje?
Vocabulário
atmosfera A mistura de gases que envolve a Terra e contém o ar que respiramos. condensado Resfriado e mudado de vapor de água para água líquida. densidade Densidade Densidade significa massa por unidade de área. moléculas As menores quantidades possíveis de uma substância química. radiação Energia emitida pelo Sol. espécies Um grupo de seres vivos que têm características semelhantes. água Água Água vapor em forma de gás.
Pontos a considerar
- Como é que a vida na Terra se desenvolveu de bactérias simples para organismos mais complexos?
- Quando apareceram organismos complexos como peixes, répteis e mamíferos na Terra?
- Quando é que as principais características da Terra que conhecemos hoje se desenvolveram pela primeira vez?