A cor maioritária é o azul, pelo que se tem chamado à Terra o planeta azul. No entanto, não é o único planeta azul do sistema solar: também Neptuno é azul, mas não pela mesma razão que a Terra. Neptuno é todo ele azul porque o 1% do gás metano que forma a sua atmosfera, absorve os infravermelhos da luz solar, refletindo para nós a outra parte do espetro da luz, os ultravioletas, maioritariamente azuis.
O azul terrestre deve-se à quantidade de água que o planeta contém e que cobre a maior parte da sua superfície (70%). Chamamos hidrosfera à água que cobre a crosta terrestre. Para além do azul, facilmente divisamos o verde das florestas, sobretudo da Amazónia e o castanho da terra, sobretudo no deserto do Sara. À terra sólida do nosso planeta chamamos litosfera (“litos” significa rocha em grego), correspondendo esta a 29% da superfície terrestre. Por fim, também divisamos manchas brancas aqui e ali, movendo-se por todo o planeta. Isto significa que a Terra tem uma atmosfera, ou seja, está envolta em gases e vapor de água, presentes nas nuvens.
A biosfera, ou seja, o habitat ou espaço vital da vida é a soma e a interação destes três elementos, hidrosfera, litosfera e atmosfera. Porém, por baixo da crosta terrestre, como indica a figura, existem outros três elementos, crosta, manto e núcleo que têm alguma influência na nossa vida e nos recordam sobretudo como era a Terra antes do aparecimento da vida. Mas estes não são tão importantes como a hidrosfera, a atmosfera e a litosfera.
A atmosfera
A atmosfera do nosso planeta é um envelope gasoso relativamente fino composto fundamentalmente por 78% de azoto (N2) e 21% de oxigénio (O2), com pequenas quantidades de outros gases, como vapor de água (H20) e dióxido de carbono (CO2). Para além de vapor de água, na atmosfera há também nuvens de água líquida e gelo.
Convencionalmente, entende-se que a atmosfera tem 480 km, embora não exista propriamente um limite superior definido. A sua densidade diminui com a altitude, tornando-se cada vez mais e mais fina até se fundir com o espaço vazio que rodeia todos os planetas. Noventa por cento da atmosfera encontra-se a 30 km de altitude.
À medida que subimos e nos afastamos da superfície da Terra, diminui a temperatura, a densidade do ar e a força de gravidade. Sem subirmos na atmosfera, podemos experimentar isto mesmo à superfície da Terra se subirmos desde o Mar Morto, o ponto mais baixo do planeta a 430 metros a baixo do nível mar, até ao monte Evereste o ponto mais alto do planeta, a 8 848 km acima do nível do mar. A variação de temperatura pode ser entre os 50 positivos nas margens do mar morto e os 50 negativos no cimo do Monte Evereste.
A força de gravidade da Terra diminui, mas não desaparece totalmente, atingindo 9,8 metros por segundo, o que significa que qualquer objeto tem de superar esta força para subir na atmosfera. Contudo, a diminuição da gravidade não é tão drástica como pensamos e continua a sentir-se fora da atmosfera.
A estação espacial internacional a 354 km de altura, sente a mesma força de gravidade que nós sentimos na Terra. Tal como um avião, se não se movesse a determinada velocidade em linha reta, acabaria por cair na Terra. A extraordinária velocidade a que se move a estação, 27 600 km/h faz com que contrarie a força de gravidade da Terra, dando aos astronautas que nela habitam, a impressão de não terem peso por ausência da gravidade.
A mesma força de gravidade que nos mantém ancorados à Terra é a que faz com que a fina camada de ar que envolve o nosso planeta não escape para o espaço. Dos planetas telúricos, só Vénus tem atmosfera por ser um pouco mais pequeno que a Terra.
Mercúrio e Marte são demasiado pequenos para que a sua força de gravidade possa manter uma atmosfera agarrada a si. A atmosfera não só nos permite respirar como também nos protege dos prejudiciais raios ultravioleta do sol, mantém-nos quentes em virtude do efeito de estufa, reduz a diferença extrema da temperatura entre o dia e a noite, o que acontece nos planetas sem atmosfera.
Se a Terra fosse como uma bola de futebol, o ambiente habitável seria tão fino como uma folha de papel. A 11 km de altitude a temperatura é de 50 graus negativos – mesmo assim, existe suficiente oxigénio para os reatores de um avião, mas não para um ser humano; os alpinistas do Monte Evereste têm de utilizar oxigénio suplementar.
- Troposfera – 4-10 milhas - É aqui e na parte mais baixa da atmosfera que ocorrem as alterações climáticas.
- Estratosfera - 35 milhas – É aqui que reside o ozono que nos protege dos raios UV e é nesta camada que os aviões viajam para evitar perturbações climáticas.
- Mesosfera - 50 milhas - Onde a maior parte dos meteoritos se incendeiam quando entram na atmosfera.
- Termosfera - 400 milhas - O ar aqui é muito rarefeito e as temperaturas oscilam entre os 200 graus e os 500, atingindo os 2000 nas camadas mais altas.
- Exosfera - 6 200 milhas - A temperatura pode ir de zero a 1700 graus.
Cinturão Van Allen
É um escudo protetor de plasma invisível que protege a Terra da radiação solar. Está situado a 7 200 milhas da Terra, e funciona como uma parede de vidro que os raios solares têm de atravessar. A órbita baixa da Terra vai até 1 240 milhas. Muitos pensam que o ser humano nunca deixou a órbita baixa da Terra e, portanto, nunca foi à Lua. Ao que parece, a NASA continua a estudar esta cintura protetora da Terra.
A hidrosfera
A hidrosfera é o conjunto de toda a água livre do planeta que não se encontra contida ou confinada química ou fisicamente nos minerais da crosta terrestre ou nos seres vivos, tanto plantas como animais. A hidrosfera ocupa a maior parte da superfície da Terra, mais de 71% da área total do planeta. O volume da hidrosfera é de 1,4 mil milhões de quilómetros cúbicos.
Os oceanos formam a maior parte da hidrosfera, cerca de 94% do seu volume total. Tendo em conta este facto, o nosso planeta devia chamar-se água e não terra. Os oceanos e os mares não funcionam só como reservatórios de água, também funcionam como termoacumuladores, controlam o regime de energia na superfície da Terra, produzindo as condições necessárias para a vida.
Quase 96,5% da água do mundo é salgada; 3,5% da água no planeta é água doce; desta, 69,7% está retida nos glaciares, 30% é subterrânea e só 0,3% é água superficial que podemos usar, presente em lagos e rios.
Litosfera
O interior da Terra é composto por três camadas principais: a crosta, 1% do volume da Terra, mais fina por baixo dos oceanos que por baixo dos continentes; o manto, 84% e o núcleo, 15% do volume total do planeta. O manto da Terra divide-se em dois - superior e inferior.
Entre a crosta e o manto superior, encontram-se as placas tectónicas. As mais importantes são sete: África, Antártida, Eurásia, Indo-australiana, América do Norte, Pacífico e América do Sul. A fricção ou colisão entre elas produz montanhas altas com os Himalaias e causa vulcões e terramotos. Entre os 100 km e os 200 km no interior da Terra as rochas encontram-se muito perto do estado líquido; é nesta zona que assentam as placas tectónicas, facto que explica o seu movimento.
Continuando a viagem até ao centro da Terra, encontramos por baixo do manto o núcleo da Terra que também se divide em dois: o exterior, formado por ferro e níquel em estado líquido a uma temperatura que varia entre 4 000 e 5 000 graus e o interior, formado por ferro líquido e sólido.
Parece uma contradição que o ferro líquido e sólido esteja rodeado por ferro e níquel líquidos a uma temperatura tão extrema. A razão é que a pressão no interior do nosso planeta é tão grande que os átomos se concentram muito perto uns dos outros, como acontece com a matéria no estado sólido, e a pressão extrema não permite a dispersão característica dos átomos no estado líquido.
A distância até ao centro da Terra no equador é de 6 371 km. Destes, 64 representam o volume da crosta, 2 980 o volume do manto, 2 260 o volume do núcleo exterior e 1 220 o volume do núcleo interior.
A biosfera
A biosfera é a combinação dos três fatores acima descritos: a atmosfera, a hidrosfera e a litosfera. Estes três fatores interagem entre si, permitindo a vida. A área desta interação é muito pequena - as camadas superiores da atmosfera, o fundo do mar (hidrosfera) e as entranhas da Terra (litosfera) não fazem parte desta equação. Alguém disse que se compararmos a Terra a uma maçã, a biosfera corresponde à casca.
A biosfera tem, portanto, cerca de 10 km de altitude na atmosfera, as nuvens formam-se entre os 2.000 e os 6.00 m; 1 km de profundidade no oceano, salvo exceções. Abaixo, desta profundidade, o ambiente é muito frio e escuro. Em terra firme, apenas dois metros de profundidade são solo fértil, aproveitável para a agricultura. Abaixo dos dois metros, escasseia a matéria orgânica.
Os 5 principais ciclos biogeoquímicos da vida
É neste contexto tão pequeno, onde a litosfera, a atmosfera e a hidrosfera se encontram e formam a biosfera, que a vida é possível. Os elementos que compõem estes três espaços interagem em cinco ciclos fundamentais: o ciclo da água, o ciclo do oxigénio, o ciclo do carbono, o ciclo do enxofre e o ciclo do azoto.
Poderíamos entender estes ciclos como a matéria inorgânica que temporalmente se transforma ou é assimilada pela matéria orgânica para favorecer ou permitir a vida e depois volta ao seu estado inorgânico.
Estes ciclos realizam-se individualmente, mas também em interdependência uns com os outros, para a manutenção eficaz do ecossistema. Os seres vivos necessitam de muitos elementos químicos e estes devem estar disponíveis na hora certa, na quantidade certa e nas concentrações certas uns em relação aos outros. Esta é a essência e importância dos ciclos biogeoquímicos.
No oceano, há algas unicelulares que libertam um composto de sulfureto que oxida na atmosfera, produzindo núcleos de condensação que são necessários para a formação de nuvens que transportam água e enxofre para a terra.
As plantas verdes, tanto as da terra com as do mar, usam o dióxido de carbono com água e luz solar para produzir açúcar. Um subproduto é o oxigénio, e é por isso que temos o oxigénio livre na atmosfera. Aqui vemos a interação ou interdependência de três ciclos diferentes: o da água, do carbono e do oxigénio. Sem esta interação a vida não seria possível. Sem o carbono e o ciclo da água, nada disto aconteceria e a vida como nós a conhecemos não seria possível.
A vida na Terra depende de um constante reciclar de elementos vitais e não vitais. A Natureza sempre reciclou, porque os elementos são sempre os mesmos. A água que agora forma o nosso corpo pode já ter estado no fundo do mar, no cimo de uma nuvem, no tronco de uma árvore ou no corpo de um dinossauro. A natureza sempre reciclou; os seres humanos só agora começam a dar-se conta que não podem usar e deitar fora, que têm de reciclar porque disso depende a vida do planeta.
Ciclo da água
O ciclo da água é o principal ciclo biogeoquímico. Acontece, através do processo de evaporação das águas superficiais (rios, oceanos, lagos, etc.) do planeta Terra e também através da transpiração dos seres vivos, plantas e animais.
Este ciclo inicia-se através da evaporação, fenómeno que ocorre quando a água em formato de vapor sobe para a atmosfera, formando assim as nuvens. Quando as nuvens estão sobrecarregadas e atingem altitudes muito elevadas e mais frias, ocorre a condensação da água em líquido novamente, que irá ser devolvida à superfície em forma de chuva ou neve. Este ciclo é conhecido com ciclo curto da água.
O ciclo longo é aquele em que a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. A água é absorvida dos solos através das raízes das plantas, sendo utilizada na fotossíntese ou passada para outros seres através da cadeia alimentar. Desta forma, a água irá voltar para a atmosfera ou para a terra através da respiração, transpiração, fezes e urina.
O ciclo da água é extremamente importante para a manutenção da vida no planeta. É através dele que ocorre a variação climática, o desenvolvimento dos seres vivos e o funcionamento dos rios, oceanos e lagos.
Ciclo do azoto
O azoto é um elemento muito importante para os seres vivos, faz parte da composição de duas moléculas orgânicas fundamentais para a vida: as proteínas e os ácidos nucleicos. O ciclo do azoto é o processo pelo qual este elemento circula pelo solo e pelas plantas, a partir da ação ou utilização que dele fazem os organismos vivos.
A nossa atmosfera é composta por cerca de 78% de azoto em forma de gás, sendo esse o seu maior repositório. Além da atmosfera, também é possível encontrar azoto nos oceanos, na matéria orgânica e também no solo.
Apesar de estar na atmosfera, existem algumas bactérias que possuem a capacidade de fixar o azoto da atmosfera no solo, libertando-o em forma de moléculas de amónia. Outras bactérias têm a função de converter essas moléculas de amónia em nitratos, e é desta forma que as plantas absorvem, através das suas raízes, o azoto do solo. Há bactérias que fixam o azoto nos nódulos das raízes das plantas, sobretudo as leguminosas.
Os animais herbívoros absorvem o azoto ao alimentarem-se destas plantas. A devolução do azoto à atmosfera acontece através de outras bactérias chamadas de desnitrificantes, que transformam o nitrato do solo em N2, que volta à atmosfera, fechando assim o ciclo do azoto.
Ciclo do oxigénio
O oxigénio é um elemento presente em diversos componentes químicos essenciais para a manutenção da vida, tais como o gás carbónico (CO2) e a água (H2O), que tornam possível a realização da fotossíntese nas plantas. Além disso, é um elemento necessário para a respiração humana, ou seja, indispensável para a nossa sobrevivência.
O ciclo do oxigénio está ligado a estes dois fenómenos: fotossíntese e respiração. É através do processo fotossintético das plantas que o oxigénio será libertado para a atmosfera, em forma de gás carbónico e água, e é a partir dos processos de respiração (ou combustão) que este oxigénio será consumido pelos seres.
Ciclo do carbono
O dióxido de carbono é utilizado pelos seres vivos como matéria-prima na síntese de compostos orgânicos através da fotossíntese. Esta última é oxidada pelo processo de respiração, que resulta em libertação de CO2 para o ambiente. O CO2 contribui, como vimos, para o equilíbrio térmico do planeta, evitando a perda de energia para o espaço, ao reter as radiações reenviadas do solo. Porém, a decomposição e queima de combustíveis fósseis (carvão e petróleo) também liberta CO2 no ambiente.
O aumento no teor de CO2 atmosférico, causa o agravamento do "efeito de estufa" que pode acarretar o descongelamento dos gelos das calotas polares, com consequente aumento do nível do mar e inundação das cidades do litoral.
Ciclo do enxofre
O enxofre é uma substância amarela encontrada no solo, que queima com facilidade. Entra na produção de ácido sulfúrico, uma substância muito utilizada em fertilizantes, corantes e explosivos (pólvora, palitos de fósforo, etc.). O enxofre é encontrado nas rochas sedimentares, (formadas por depósitos que se acumularam pela ação da natureza) nas rochas vulcânicas, no carvão, no gás natural, etc.
O enxofre é essencial à vida, faz parte das moléculas de proteína, vitais para o nosso corpo. Cerca de 140 g de enxofre estão presentes em cada humano. A natureza recicla enxofre sempre que um animal ou planta morre. Quando apodrecem, as substâncias chamadas de “sulfatos” combinadas com a água, são absorvidas pelas raízes das plantas. Os animais obtêm-no comendo vegetais ou comendo outros animais.
Conclusão
A vida ocorre na biosfera que é composta por três instâncias: atmosfera – hidrosfera – litosfera. Cada uma destas instâncias contem elementos orgânicos e inorgânicos que por medio de complexos processos físicos e químicos reagem entre si e com os elementos das outras duas instâncias num eterno e interdependente movimento de reciclagem. Como muito bem observou Lavoisier, na Natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma.
Fr. Jorge Amaro, IMC
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