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terça-feira, 6 de dezembro de 2011

COMO SE FORMOU O PLANETA TERRA?

 

A Via Láctea é a galaxia onde está localizado o Sistema Solar da Terra. É uma estrutura constituída por cerca de 200 bilhões de estrelas e tem uma massa de cerca de 750 bilhões e um trilhão de massas solares.

A Terra foi formada há aproximadamente 4,5 bilhões de anos, quando o Universo já beirava os 10,7 bilhões de anos e a Via Láctea, já existia há pelo menos 5,7 bilhões de anos. 

Ao longo desse tempo, ela sofreu uma série de transformações que deixaram marcas bem definidas nas rochas o que permite dividir a sua história numa Escala Geológica de Tempo. 

A forma da Terra é aproximadamente a de um elipsóide de revolução, com diâmetro maior, ao longo do equador, de 12.712km e um diâmetro menor, ao longo dos seus pólos, de 12.555km. 

Estudos demonstraram que toda essa massa é formada de camadas concêntricas cuja constituição química e física difere entre si.

O Núcleo, composto de ferro e níquel, tem uma espessura aproximada de 3.470 km, enquanto a Camada Intermediária, composta de sulfetos e óxidos, tem uma espessura média de 1.700 km. 

O Manto, por seu turno, é composto por silicatos e ferro e tem uma espessura aproximada de 1.100km. 

Apenas a Crosta, também chamada de Litosfera, é acessível à observação direta, sendo dividida em Crosta Superior, composta de sedimentos e granitos, com uma espessura variando de 15 a 25 km, e uma Crosta Inferior, composta de rochas basálticas, cuja espessura chega a atingir 75km.

Cerca de 98% do peso da Crosta é composta de apenas oito elementos básicos, distribuídos conforme a seguinte tabela:

ElementoSímbolo%
OxigênioO49,2
SilícioSi25,7
AlumínioAl8,1
FerroFe5,0
CálcioCa3,4
SódioNa2,6
PotássioK2,6
MagnésioMg2,1
 

Os demais elementos ocorrem em quantidades mínimas, só podendo ser explorados quando são eventualmente concentrados por diferentes processos geológicos.

A origem, a formação e as contínuas transformações da Terra, assim como dos materiais orgânicos que a constituem, são estudados pela Geologia, e que, como já visto, divide a história do planeta em eras geológicas. Essa eras correspondem a grandes intervalos de tempo divididos em períodos. 

Esses períodos se subdividem em épocas e idades. Cada uma dessas subdivisões corresponde a algumas importantes alterações ocorridas na evolução da Terra, como pode ver na tabela abaixo:

ERAPERÍODO / INÍCIOÉPOCAPRINCIPAIS EVENTOS
CENOZÓICAQuaternário1,8 milhões de anosHoloceno
(recente)
- "Era do Homem". O homem torna-se a forma de vida dominante sobre a Terra.
- Estabilização do clima.
Pleistoceno- Glaciações mais recentes.
- Domínio dos mamíferos de grande porte.
- Evolução do homo sapiens
Terciário 65 milhões de anosPlioceno- Avanço das geleiras.
- A vegetação é dominada pelos campos e savanas.
- Aparecimento de mamíferos ruminantes.
Mioceno- Formação de grandes campos.
- Mudanças climáticas levam a formação da calota polar Antártica.
Oligoceno- Aparecimento de elefantes e cavalos.
- Aparecimento de vários tipos de gramíneas.
Eoceno- Surgimentos da maior parte das ordens de mamíferos.
Paleoceno- Domínio dos mamíferos de porte pequeno a médio.
MESOZÓICACretáceo
146 milhões de anos
- Primeiras plantas com flores, grupos modernos de insetos, pássaros e mamíferos.
Jurássico
208 milhões de anos
- Pterossauros e primeiros pássaros.
- Dinossauros vagueiam pela Terra.
Triássico
245 milhões de anos
- Primeira aparição dos dinossauros.
PALEOZÓICAPermiano
286 milhões de anos
- Primeiro grande evento de extinção em massa.
- Formação do supercontinente Pangea.
Carbonífero
360 milhões de anos
- Formação das enormes florestas de pteridófitas (samambaias) e o registro das primeiras gimnospermas (espécies com ementes).
Devoniano
410 milhões de anos
- Aparecimento dos primeiros vertebrados terrestres, primeiros artrópodes terrestres, incluindo os insetos e as aranhas;
- Expansão dos diversos tipos de corais;
- Diversificação dos peixes.
Siluriano
440 milhões de anos
- Estabilização do clima.
- Derretimento do gelo glacial, elevação dos níveis dos oceanos.
- Evolução dos peixes. Aparecimento dos peixes com mandíbulas;
- Primeiras evidências de vida no meio terrestre, incluindo alguns parentes das aranhas e das centopéias, além das primeiras plantas vasculares.
Ordoviciano
505 milhões de anos
- É conhecido pela ocorrência de invertebrados marinhos diversos.
Cambriano
544 milhões de anos
- Segundo registros fósseis, este período marca o aparecimento da maioria dos grupos principais de animais.
PROTEROZÓICA
2,5 bilhões de anos- A formação das terras continentais se estabiliza;
- Registro dos primeiros fósseis de organismos unicelulares;
- Primeira evidência de oxigênio na atmosfera.
ARQUEANA3,8 bilhões de anos- Formação de 70% das massas dos continentes;
- Aparecimento dos primeiros organismos vivos anaeróbicos, isto é, utilizam metano ou hidrogênio no metabolismo, em vez de oxigênio.
HADEANA
Não é um período geológico. Não existem rochas na Terra, tão antigas.
4,5 bilhões de anos- Formação do Sistema Solar.
- Solidificação da crosta terrestre.
 

No quadro acima está representada a passagem do tempo no sentido de baixo para cima, ficando na parte de baixo o representante mais velho. Esta, aliás, é a forma como as rochas normalmente se apresentam na natureza: a mais nova acima da mais velha.

Desta forma, a Era Arqueana é mais velha que a Proterozóica e é mais nova que a Hadeana.

Como é muito difícil raciocinar com intervalos de tempo da ordem de milhões de anos, na tabela abaixo o tempo geológico foi convertido em um período de apenas 24 horas. Na última coluna, vê-se a duração de cada período geológico na mesma escala de 24 horas. Veja:

ESCALA GEOLÓGICA DE TEMPO (Conversão para 24 horas)
ERAPERÍODOINÍCIODURAÇÃO (horas)
EM ANOS24 HORAS
CenozóicaQuaternário1.800.00023h 59min 25s00h 00min 35s
Terciário65.000.00023h 39min 12s00h 20min 13s
MesozóicaCretáceo146.000.00023h 13min 17s00h 25min 55s
Jurássico208.000.00022h 53min 26s00h 19min 50s
Triássico245.000.00022h 41min 36s00h 11min 50s
PALEOZÓICAPermiano286.000.00022h 28min 29s00h 13min 07s
Carbonífero360.000.00022h 04min 48s00h 23min 41s
Devoniano410.000.00021h 48min 48s00h 16min 00s
Siluriano440.000.00021h 39min 12s00h 09min 36s
Ordoviciano505.000.00021h 18min 24s00h 20min 48s
Cambriano544.000.00021h 05min 55s00h 12min 29s
PROTEROZÓICA2.500.000.00010h 40min 00s10h 25min 55s
ARQUEANA3.800.000.00003h 44min 00s06h 56min 00s
HADEANA4.500.000.00000h 00min 00s03h 44min 00s
 

Agora, imagine uma máquina do tempo que pode deslocar-se a uma absurda velocidade de 52.083 anos por segundo. Dessa forma, a cada 19,2 segundos percorre um milhão de anos.

Sendo assim, pode-se fazer uma "viagem no tempo" iniciando às 0h00min, quando a Terra foi formada (há 4,5 bilhões de anos), e deslocar-se para o presente, de baixo para cima na Escala, até o fim do Quaternário, sabendo de antemão que levar-se-á exatas 24 horas nessa "viagem".

Era Hadeana (de hades = inferno) seriam as primeiras 3h44min, e certamente, as mais monótonas de todas. Foi iniciou-se a formação da Terra a partir da poeira e gás que orbitavam o Sol há aproximadamente 4,5 bilhões de anos.

Ao consolidar-se, a superfície do planeta transformou-se em um oceano de rochas em ebulição e enxofre líquido. Enormes crateras, resultantes do intenso bombardeio de asteróides e das explosões vulcânicas, completavam a paisagem.

Com o tempo, formou-se uma atmosfera quente, densa e carregada de poeira e cinzas, sendo composta principalmente de nitrogênio, amônia, hidrogênio, monóxido de carbono, metano e vapor de água, oriundos dos vulcões.

Qualquer rocha que conseguisse resfriar e tomar forma, era imediatamente soterrada por novo fluxo de lava ou explodia em pedaços atingida por outro asteróide.

É provável que a Terra tenha sido atingida por um asteróide do tamanho do planeta Marte, ainda no início da Era Hadeana, arrancando um grande pedaço que acabou ficando em órbita do planeta, como seu satélite natural (a Lua).

Jamais foram encontradas rochas dessa Era. Apenas meteoritos e rochas lunares são tão velhas. A Era Hadeana durou aproximadamente 700 milhões de anos, ou, numa escala de 24 horas, 3:44 horas. 

Gradativamente o planeta perdeu calor, permitindo que o vapor de água exalado dos vulcões e oriundos dos cometas formasse as primeiras chuvas, de modo que por volta das 4h já se podia ver um imenso oceano cobrindo toda a Terra, ainda bastante quente (Era Arqueana).

Era Arqueana iniciou-se 700 milhões de anos após a formação da Terra. A maior parte das rochas superficiais havia esfriado e a maior parte do vapor de água condensou-se, formando um oceano global.

Até mesmo a maior parte do dióxido de carbono havia sido mudado químicamente e foi depositado no fundo do oceano como calcário. A atmosfera era então composta principalmente de nitrogênio e vapor de água, e o céu está repleto de nuvens.

O interior da Terra ainda estava bastante quente e ativo e erupções vulcânicas eram comuns, formando um grande número de pequenas ilhas alinhadas em cadeias.

Essas ilhas eram empurradas de sua posição original, como resultado dos movimentos que ocorriam em profundidade e, ocasionalmente, colidiam entre si formando ilhas cada vez maiores.

Apesar dessas ilhas serem ainda estéreis, olhando bastante de perto seria possível enxergar, no imenso oceano original, inúmeras de bactérias e algas primitivas, que gradativamente assimilaram o dióxido de carbono da atmosfera, liberando oxigênio livre.

Os mais antigos fósseis da Terra foram encontrado em rochas do Arqueano, com cerca de 3,5 bilhões de anos.

O Arqueano durou aproximadamente 1,3 bilhões de anos ou 6h56min, até as 10h40min da manhã.

Era Proterozóica foi a mais longa de todas, durando quase 2 bilhões de anos, até por volta das 21hmin hs na escala de 24 hs.

Agora já havia bastante terra firme para ser vista. Dois supercontinentes acabaram por ser formados ao longo do equador, em lados opostos do planeta, resultado das colisões entre as pequenas ilhas iniciadas no Arqueano e que prosseguiram durante todo o Proterozóico.

Uma vez que a Terra esfriou mais um pouco, existia uma menor quantidade de vulcões ativos e os núcleos dos dois continentes eram agora mais largos e bem mais estáveis.

A vida não mudou muito ao longo desses 2 bilhões de anos, sendo encontrada ainda exclusivamente no oceano, porém as criaturas unicelulares, aparentemente tinham um núcleo verdadeiro e, faltando apenas 30 milhões de anos para o fim do Proterozóico (às 20h51min) surgiram as primeiras criaturas multicelulares.

Tais criaturas ainda não possuíam partes duras, como conchas ou dentes, daí a dificuldades de serem encontrados seus fósseis.

Apesar da aparente calma, um grande desastre estava em andamento. Durante os últimos 2 bilhões de anos, as algas e bactérias que dominaram o oceano das 11h até às 21h, consumiram bastante dióxido de carbono, liberando no processo um terrível poluente: o oxigênio livre.

Boa parte desse oxigênio foi combinado com ferro e outros elementos, formando grandes depósitos minerais, não sem antes provocar um dos maiores desastres ecológicos que se tem notícia. A maioria das bactérias que dominaram o planeta até então eram anaeróbicas e, por não conseguir sobreviver nesse ambiente rico em oxigênio, foram dizimadas.

A Terra, no final do Proterozóico, estava muito fria e coberta por uma imensa camada de gelo, visível mesmo ao longo das regiões equatoriais.

A Era Proterozóica formou, junto com a Arquena e a Hadeana o chamado período Pré-Cambriano, que durou aproximadamente 4 bilhões de anos, quase 90% da História Geológica da Terra

A partir das 21h06min tudo começou a acontecer de forma muito rápida. Entrou-se na Era Paleozóica (paleo = antigo + zoico = vida), que se estendeu até as 22h28min e que, por ter sido tão rica em eventos, teve que ser dividida em 6 períodos bem distintos.

A atividade vulcânica, no Paleozóico, era bem mais amena, alternando-se períodos de calmaria com grandes explosões em todo o planeta.

Os primeiros peixes, esponjas, corais e moluscos surgiram ainda no período Cambriano, mas teve-se que esperar pelo menos 12 minutos (até o período Ordoviciano) para ver as primeiras plantas terrestres.

O clima mudava com tanta frequência que provocava sucessivas extinções em massa de espécies recém surgidas. Como agora as espécies passaram a apresentar partes duras (conchas, dentes etc.), algumas delas podiam ser preservadas como fósseis, possibilitando a sua descoberta e estudo.

Finalmente os continentes foram invadidos por insetos. Milhões e milhões de diferentes espécies de insetos, alguns dos quais sobreviveram até hoje.

No período Devoniano, por volta das 21h50min, ocorreu uma grande catástrofe ecológica que dizimou quase 97% de todas as espécies existentes. Passados mais 10 minutos, no período Carbonífero, grandes florestas e pântanos foram formados e destruídos sucessivamente, formando os depósitos de carvão explorados até hoje.

Às 22h41min entrou a Era Mesozóica (a era dos répteis) que durou pouco menos que uma hora (180 milhões de anos).

No início do Mesozóico assistiu-se à formação de um supercontinente, chamado hoje de Pangea, que foi depois dividido em dois grandes continentes que passaram a ser conhecidos como Laurásia, ao norte, e Gonduana, ao sul.



Viu-se, também, o surgimento de uma imensa variedade de dinossauros, herbívoros em sua maioria, que reinaram no planeta durante mais de 160 milhões de anos.

Por volta das 23h39min, porém, um meteoro de pelo menos 15km de diâmetro atingiu a atual península de Yukatan (México) jogando bilhões de toneladas de poeira na atmosfera. Uma grande noite se abateu sobre o planeta, impedindo a fotossíntese das plantas, que não puderam alimentar os herbívoros, que por sua vez não puderam servir de alimento aos carnívoros.

Pelo menos a metade das espécies existentes foi extinta nessa grande catástrofe, inclusive todos os grandes dinossauros, abrindo espaço para que os mamíferos iniciassem o seu reinado, que perdura até os dias atuais.



Faltando pouco mais que 20 minutos para o fim da viagem entrou-se na Era Cenozóica, e assistiu-se à fragmentação dos grandes continentes até a conformação atual.

A América do Sul separou-se da África, surgindo o Oceano Atlântico Sul; a Austrália separou-se da Antártica e a América do Norte separou-se da Europa. Grandes cadeias de montanhas foram formadas nessa deriva continental e novos ecossistemas foram formados e isolados dos demais, permitindo a especialização de algumas espécies.

Por volta das 23h59min57s (150.000 anos atrás), faltando apenas 3 segundos para o término desta viagem, viu-se os primeiros grupos de Homo sapiens caçando no continente africano. Essa nova espécie sobreviveu à última glaciação e migrou apressadamente para os demais continentes.

Dominou todas as outras espécies e começou a usar a escrita e, portanto, a fazer História, no último décimo do último segundo.

Quando é que surgiu o primeiro ser vivo?

Apesar dos fenômenos que levaram à formação da Terra terem o seu início há 4,6 milhões de anos, como já visto, a prova de vida mais antiga encontrada na natureza são fósseis de seres vivos semelhantes a organismos do reino protista, com cerca de 3,5 milhões de anos na África do Sul e Austrália. Apesar de, durante estes milhões de anos o nosso planeta ter sido um planeta morto, foram-se criando as condições para o aparecimento da vida. 

Mas onde é que surgiu a vida?

Pensa-se que esse fenômeno terá tido origem no mar, sob condições completamente diferentes das que existem na atualidade. Experiências laboratorias têm tentado reconstituir o que terá se passado nos mares naquela altura. A atmosfera da Terra primitiva seria principalmente formada por hidrogênio, azoto e vapor de água. Estes gases, sujeitos à ação de várias fontes de energia, nomeadamente as elevadas temperaturas que se faziam sentir, teriam sido "cozidos", reagindo entre si, formando os primeiros compostos orgânicos, que eram moléculas muito simples. Os compostos formados na atmosfera primitiva transferiram-se depois para os oceanos, que ficaram carregados de substâncias minerais e orgânicas, transformando-se numa "sopa primitiva", muito nutritiva. Estas substâncias continuaram a reagir entre si, conduzindo à formação de substâncias mais complexas, incluindo aminoácidos, que são fundamentais à formação da vida. Estas moléculas constituíram, depois, unidades individualizadas do meio e com as condições ambientais apropriadas surgiram as primeiras células, ou seja, a Vida. Elas eram muito simples, semelhantes a bactérias. É claro que das substâncias orgânicas até ao aparecimento do primeiro organismo vivo, muitas reações químicas tiveram de ocorrer, mas elas ainda não estão completamente compreendidas.

Passados dois mil milhões de anos, a vida continuava a restringir-se aos oceanos e a organismos unicelulares, muito simples. A atmosfera que até então tinha a mesma constituição, começa agora a ter oxigênio. 

Como é que o oxigênio se formou?

O oxigênio formou-se por atividade dos organismos vivos, mais precisamente através da fotossíntese realizada por algas microscópicas que flutuavam nos oceanos. No entanto, no início, o oxigênio era venenoso para os primeiros organismos e só muito mais tarde é que as formas de vida adquiriram as características dos organismos atuais.

Como é que eram os primeiros seres vivos?

Os primeiros seres vivos eram heterotróficos muito simples, que se alimentavam da matéria orgânica que existia nas águas. Depois disso apareceram os primeiros autotróficos, pois nos primeiros heterotróficos teria surgido a síntese da clorofila, substância que permitiu a esses seres utilizarem a energia luminosa e convertê-la em energia química, para manterem as suas atividades celulares. Estes seres, ao utilizarem a água para a fotossíntese, libertavam o oxigênio resultante para a atmosfera. Estava assim "inventada" a fotossíntese. Este processo evitava que os compostos orgânicos das águas se esgotassem, permitindo a evolução da vida para outros seres mais complexos. 

Certos seres autotróficos e heterotróficos passaram, então, a utilizar o oxigênio nas suas reações vitais, como a respiração. À medida que o oxigênio foi se acumulando na atmosfera, ao reagir com as radiações solares, formou-se a camada de ozônio, que começou a reter os raios ultravioleta, permitindo que os organismos conquistassem o meio terrestre.

As grandes extinções

O mais conhecido dos cataclismos que causaram extinções em massa na Terra ocorreu há 65 milhões de anos e fez desaparecer os dinossauros. Mas a maior extinção terá sido a “Grande Extinção do Permiano”, que ocorreu há 250 milhões de anos, matando 90 por cento de todas as espécies marinhas e 70 por cento dos vertebrados terrestres. 

O desencadear desta situação, segundo revelou uma equipe de cientistas norte americanos, deve-se ao impacto de um asteróide ou de um cometa na Terra, com um diâmetro entre 6 e 12 quilômetros, que foi seguido da maior atividade vulcânica que o planeta jamais conhecera, libertando-se grandes quantidades de energia. Além disso, verificaram-se alterações no teor de oxigênio dos oceanos, no nível destes e no clima em geral. 

Para documentar estas conclusões, os investigadores basearam-se na análise de gases encontrados dentro de moléculas na camada geológica que marca a passagem do Cretássio para a o Terciário, na China, no Japão e na Hungria. 

Estas complexas moléculas de carbono, chamadas futebolenos, foram deixadas na Terra em grande número pelo impacto, e têm a particularidade de encarcerar na sua estrutura circular, gases nobres, como o hélio e o argônio. 

Os cientistas encontraram nas moléculas isótopos desses gases, que são raríssimos na Terra, e apenas se formam em ambientes de temperaturas e pressões extremamente altas, em estrelas de carbono, atribuindo-lhes, assim, uma origem espacial.

A cratera do impacto ainda não foi encontrada, o que deverá ser complicado, vendo-se que foram necessários 12 anos para detectar a cratera de Chicxulub, no Golfo do México, que possivlemente foi produzida na época da extinção dos dinossauros.




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