terça-feira, 31 de julho de 2012

O mistério dos sismos

Actualmente, a previsão de terramotos continua a pertencer ao domínio das suposições.
Os cientistas conseguem fazer prognósticos, mas não previsões exactas sobre a ocorrência de um sismo. A tectónica de placas explica porque razão os terramotos acontecem, bem como o motivo da deriva dos continentes, da elevação das montanhas e da existência de vulcões ao longo do anel do Pacífico, mas continua a ser difícil responder a algumas perguntas simples: o que desencadeia um terramoto? O que o faz parar? Será que uma falha se desloca antes de entrar em ruptura?
Foi na década de 1960 que dois cientistas da Universidade de Cambridge, os geofísicos Drummond Matthews e Fred Vine, demonstraram de forma conclusiva que os fundos marítimos e os continentes se deslocavam. Para o efeito basearam-se nos registos de estudos magnéticos do fundo do oceano Atlântico.
O facto da superfície da Terra estar dividida em placas litosféricas que se movimentam foi aceite em 1964, num simpósio realizado em Londres pela Royal Society, mas só no final de 1968, com a publicação de um artigo de três sismógrafos americanos no Journal of Geophisical Research, a nova ciência recebeu o nome de «tectónica de placas».
A tectónica de placas constitui uma vitória brilhante da mente humana e está para a geologia como a teoria da evolução está para a biologia. No entanto, ainda não se consegue prever quando ocorrerá um novo sismo. Haverá padrões, regras e regularidades evidentes em terramotos ou serão eles intrinsecamente aleatórios e caóticos? Os defensores da teoria do caos afirmam que estes fenómenos são aleatórios, os que apoiam a teoria da regularidade, por seu turno, defendem que os terramotos seguem um padrão e têm precursores detectáveis.
O Japão, uma das maiores potências económicas do mundo, assenta sobre uma intersecção de placas tectónicas com actividade sísmica. Os cientistas do Instituto de Investigação Sísmica da Universidade de Tóquio acreditam na possibilidade de prever terramotos e, segundo eles, as experiências de laboratório demonstram que, antes da rocha sofrer uma fractura, há um pequeno deslizamento. Mas há quem afirme que este programa de previsão é «ciência baseada na fé», uma vez que o deslizamento prévio nunca foi comprovado em sismos reais.
Na América Latina e no Sul e Centro da Ásia, onde os edifícios são frágeis, as pessoas estão mais vulneráveis aos efeitos catastróficos de um sismo de alta magnitude. Em Dezembro de 2004, um sismo junto à ilha de Sumatra provocou um tsunami de consequências catastróficas. Em Outubro de 2005, um terramoto abalou o Norte do Paquistão e a região montanhosa de Caxemira. Em poucos minutos, morreram dezenas de milhares de pessoas.
Há quem acredite que a ciência poderá ajudar a evitar estas calamidades. O terramoto de Sumatra não foi uma total surpresa geológica. Paralela à costa de Sumatra, há uma extensa falha submarina. A entrada em ruptura de uma das suas secções pode gerar maremotos. Ao longo da falha, foram instaladas estações de GPS. O padrão dos movimentos recentes indica que a tensão se está a acumular. Será que, desta vez, os cientistas se sentem preparados para preverem com exactidão a ocorrência de outro sismo de grande amplitude?

domingo, 29 de julho de 2012

Tectónica de placas

A deriva dos continentes
Esta teoria foi proposta pela primeira vez por Alfred Wegener, em 1912, para explicar por que razão a América do Sul e a África encaixam perfeitamente, mas há quem afirme que o primeiro a formular a ideia terá sido Abraham Ortelius, um geógrafo que viveu em Antuérpia no século XVІ. Este acreditava que a América tinha sido violentamente separada da África e da Europa por terramotos e inundações.
Ortelius teve o duplo mérito de ter notado a complementaridade do Velho e do Novo Mundo, e de ter tentado imaginar qual teria sido o evento catastrófico responsável pela sua separação. 150 anos depois, Theodor Christoph Lilienthal, um teólogo do século XVІІІ, formularia o que costuma ser considerada a primeira versão da teoria.

Semelhança entre as costas continentais
Os actuais fragmentos continentais ainda se encaixam como um quebra-cabeças gigante. Apresentam, no entanto, algumas imperfeições, causadas pela dinâmica da superfície do planeta que, devido à subida e descida do nível do mar ou à erosão, alarga ou diminui a costa dos continentes. Como o nível do mar varia bastante ao longo do tempo, é difícil determinar o formato dos continentes utilizando-se somente os dados das plantas cartográficas, como havia feito Wegener. Para contornar o problema, os cientistas actuais utilizam também dados batimétricos, magnetométricos e gravimétricos, os quais, com a ajuda de programas de computador, permitem reconstruir com fidelidade o contorno continental representado pelo início da plataforma.

Dados paleontológicos
Para provar a sua teoria, Wegener apoiou-se na existência dos mesmos fósseis nas estruturas que «encaixavam», entre os diferentes continentes. Este facto, leva-nos a pensar que eles estivessem unidos, formando um só continente (Pangeia).

O que permitiu a deriva dos continentes
Embora Wegener tenha descoberto que os continentes se haviam deslocado, não explicou o porquê. No entanto, apresentou duas hipóteses. A primeira foi a de que os continentes abriam caminho através da crosta oceânica, impelidos como um barco através da água. A segunda preconizava que a crosta continental flutuava sobre a crosta oceânica.
Diversos cientistas provaram que ambas as teorias estavam erradas.

Tectónica de placas

Placas divergentes
Limites divergentes é onde a nova crosta é gerada, enquanto as placas são «empurradas», afastando-se. Isto acontece quando as placas são empurradas em sentido contrário. O material do manto, parcialmente fundido, sobe e ocupa os espaços entre as duas placas. Este material é a nova litosfera que se agrega no começo da placa divergente.

Placas convergentes
Quando as placas colidem ao largo das margens convergentes, uma das placas (a menos densa) mergulha no manto por baixo da placa continental. Este processo denomina-se por subdução. Assim, é mantido o equilíbrio entre a formação da nova crosta e a destruição da litosfera mais antiga (limite destrutivo).
A convergência de placas pode ser: oceânica-continental, oceânica-oceânica ou continente-continente, segundo os tipos de placa que intervenham no processo.

Placas transformantes
Nas placas transformantes não se cria nem se destrói a litosfera. São falhas transformantes que ocorrem quando as margens divergentes se quebram e se dividem.

Correntes de convecção
Os cientistas têm, agora, uma compreensão razoável de como as placas se movem, e de como tais movimentos se relacionam com a actividade sísmica. Grande parte do movimento ocorre ao longo das zonas estreitas entre placas, onde os resultados das forças tectónicas são mais que evidentes. A convecção ocorre quando fluídos muito quentes se expandem e ascendem, pois tornam-se menos densos do que o material que os rodeia. Estes movimentos são muito eficazes para transportar material.

Correntes de convecção térmica
Se colocarmos água dentro de um recipiente aquecido, antes que a água ferva estabelecem-se correntes de convecção térmica ascendentes, desde o fundo do recipiente até à superfície da água. Essas correntes ascendentes originam correntes radiais de superfície e arrefecem. Por isso, descem pelas paredes do recipiente, pois a água fria é mais densa do que a água quente. Deste modo, enquanto houver calor e fluído, as correntes são contínuas.
O mecanismo de transporte das placas é análogo ao modelo de correntes de convecção térmica. O calor radioactivo acumulado no interior da Terra e não completamente dissipado pelo vulcanismo será suficiente para aquecer as camadas do manto e gerar correntes de convecção térmica ascendentes, semelhantes às que se formam com a água a ferver, que transportam as placas por arrastamento («efeito de correia»).

segunda-feira, 23 de julho de 2012

Da atmosfera primitiva à actual

Será que a Terra esteve sempre envolvida por uma atmosfera com as características que hoje apresenta?

Origem e evolução da atmosfera
Hipóteses da desgasificação e da dissociação química De acordo com a hipótese da desgasificação, os gases constituintes da atmosfera primitiva tiveram origem no interior da Terra, atingindo a superfície através dos vulcões devido ao elevado número de erupções (desgasificação vulcânica).
Após um período transitório, o planeta sofreu um grande aquecimento, que conduziu a profundas alterações na sua atmosfera. Por este motivo, e por a Terra não possuir gravidade suficiente, os gases voláteis como o hidrogénio, o hélio e outros gases raros escaparam para o espaço.
Segundo esta hipótese, a atmosfera primitiva seria constituída por azoto (N2), vapor de água (H2O), dióxido de carbono (CO2), amoníaco (NH3), metano (CH4) e hidrogénio (H2), libertados durante as intensas erupções vulcânicas que caracterizaram este período.
A principal diferença entre esta atmosfera primitiva e a actual reside no facto de a primeira não possuir oxigénio (O2).
A hipótese de dissociação química tentou explicar quimicamente os fenómenos que teriam transformado a atmosfera primitiva na atmosfera actual:
- admite-se que o metano (CH4) pudesse ter sido substituído pelo dióxido de carbono.
- o amoníano (NH3) ter-se-ia fotodissociado, originando azoto e hidrogénio.
- a água (H2O), teria igualmente sofrido fotodissociação, com libertação de oxigénio e hidrogénio.
Segundo dados mais recentes, verificou-se que a atmosfera primitiva deveria conter CO2 e N2 em elevadas quantidades e vestígios de CH4, NH3, SO2 e HCl. Com o decorrer dos tempos, a atmosfera teria evoluído para a composição que apresenta na actualidade.

Aparecimento do oxigénio (O2)
A capacidade de alguns seres vivos realizarem a fotossíntese oxidativa, ao retirarem o oxigénio do dióxido de carbono e de outros elementos, deverá ter permitido o seu aparecimento na atmosfera. Pensa-se que terá sido um grupo específico de bactérias, as cianobactérias, os primeiros organismos a realizar este importante processo biológico. O oxigénio molecular resultante da fotossíntese começou a dissipar-se para a atmosfera no momento em que os oceanos perderam a capacidade de o fixar na totalidade. De uma atmosfera anaeróbia (sem oxigénio) passou-se para uma aeróbia (com oxigénio). Quando atingiu uma concentração suficientemente elevada de oxigénio livre, formou-se a camada de ozono (O3), essencial para a vida na Terra. A massa do planeta foi também um factor relevante no aparecimento da atmosfera, pois proporcionou-lhe gravidade suficiente para se conseguir conservar. 

Qual terá sido a importância da camada do ozono para a evolução da biosfera? 
A camada do ozono tem a particularidade de filtrar e, deste modo, proteger a superfície terrestre das radiações ultravioleta. Após o seu aparecimento, os organismos subaquáticos puderam sair da água e povoar as terras emersas, adaptando-se a novos ambientes. A camada de ozono e a elevada concentração de dióxido de carbono provocaram também um aumento de temperatura do planeta, fundamental para a existência de vida. No entanto, o dióxido de carbono em excesso pode ser altamente prejudicial: o aumento da temperatura média da Terra conduzirá ao degelo. 

Ao longo do processo evolutivo, atmosfera e biosfera sempre estiveram interdependentes? 
Por um lado, foi a vida, ou seja, os primeiros organismos fotossintéticos, que permitiu a evolução da atmosfera. Por seu turno, foi a evolução da atmosfera, nomeadamente a existência de oxigénio livre e a constituição da camada de ozono, que permitiu que a vida evoluísse. Desta forma, é importante desenvolvermos campanhas ecológicas com o intuito de proteger as características da nossa atmosfera. Se destruíssemos a camada de ozono, o resultado seria catastrófico, pois tornar-se-ia impossível viver na superfície terrestre, uma vez que as radiações ultravioleta provocam mutações, desenvolvimento de cancros e, em casos extremos, a morte.

sábado, 21 de julho de 2012

quinta-feira, 19 de julho de 2012

Imagens Obtidas durante um Sismo




domingo, 15 de julho de 2012

sábado, 7 de julho de 2012

Ciências Naturais - Imagem Interactiva do Ciclo Cardíaco

(Clique na Imagem)

terça-feira, 3 de julho de 2012

Efeitos de alterações ambientais


As alterações que têm ocorrido na atmosfera desde o início do século XX não se verificaram nos componentes maioritários (azoto e oxigénio), mas em componentes vestigiais. O dióxido de carbono, o metano, o ozono e os CFCs são exemplos desses componentes. Durante séculos, foram produzidos e consumidos na Terra, mantendo-se um equilíbrio entre a sua emissão para a atmosfera e a sua retirada da mesma. Quando a velocidade de emissão é superior à velocidade de retirada, os gases vestigiais tornam-se poluentes.
Há dois tipos de causas que explicam o aumento da concentração destes gases na atmosfera: as naturais, nas quais se incluem a actividade vulcânica e a própria biosfera, e as antropogénicas, que resultam da actividade humana. Entre estas últimas encontram-se a desflorestação, os incêndios florestais, a indústria, a agricultura, a circulação automóvel, e a produção de energia eléctrica através da queima de combustíveis fósseis.

Efeito de estufa
O efeito de estufa designa a taxa da temperatura global que é provocada pelo aumento de poluentes gasosos, principalmente o dióxido de carbono. Os gases poluentes absorvem as radiações infravermelhas, impedindo que se libertem para o espaço exterior durante a noite. Consequentemente, verifica-se um aumento da temperatura global, o que está na origem da subida do nível médio das águas do mar, da redução das chuvas, do aumento da desertificação e da destruição de seres vivos.

Camada de ozono
A camada de ozono é uma região pertencente às camadas superiores da atmosfera, entre os vinte e os trinta quilómetros de altitude. O ozono, um gás instável, encontra-se concentrado nesta zona, até cerca de 10 ppm (partes por milhão).
A camada de ozono absorve uma parte importante da radiação ultra-violeta que atinge a atmosfera da Terra e que é muito prejudicial a todas as formas de vida.
Os CFCs são os mais directos responsáveis pelo declínio da camada de ozono. Usados frequentemente como gases propulsores de aerossóis e em aparelhos de ar condicionado, os CFCs, depois de libertados para a atmosfera, sobem e decompõem-se sob a acção da luz solar, sendo os radicais livres resultantes responsáveis pela decomposição do ozono.
A constante destruição da camada de ozono leva a um aumento do raios ultra-violeta, altamente energéticos. Estes raios, ao atingirem a Terra, vão promover a destruição das proteínas e do ADN, provocando cancro de pele, cataratas, alterações no sistema imunitário, danos nas colheitas, nos peixes e no plâncton de que se alimentam.

Chuvas ácidas
Actualmente, as actividades humanas lançam para a atmosfera muitas toneladas de compostos tóxicos como óxidos de enxofre, de azoto, de carbono e fumos que vão para a atmosfera. A chuva reage com estes gases, formando ácidos (nítrico e sulfúrico) que baixam muito o pH normal da chuva.
As chuvas ácidas são muito prejudiciais para os solos, que se podem tornar improdutivos, e para as florestas, pois atacam fundamentalmente as folhas, acabando as árvores por morrer. São também um fenómeno altamente nocivo para o património construído, corroendo os edifícios.

Smog
O termo smog resulta da junção de duas palavras inglesas: smoke (fumo) e fog (nevoeiro) e, tal como o nome indica, é o resultado da mistura de um processo natural (nevoeiro) com os fumos resultantes da actividade industrial e queima de combustíveis fósseis, originando um tipo de nevoeiro que pode ser altamente tóxico.
Pode dividir-se em dois tipos, consoante as suas propriedades físico-químicas: smog ácido, resultante de elevadas concentrações de SO2 atmosférico, e smog fotoquímico oxidante, que resulta da decomposição do NO2 pela radiação solar.
O smog é sempre tóxico e prejudicial aos organismos vivos, afectando sobretudo as vias respiratórias e os olhos, estando ainda presente o risco de envenenamento.
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