Unidade 2: Na atmosfera da Terra: Radiação, matéria e estrutura

1. Evolução da atmosfera – breve história

Quando tentamos perceber qualquer coisa por si própria, encontramo-la emaranhada com tudo o resto no Universo.

John Muir (1838-1914), naturalista,explorador e conservacionista norte - americano

Será que a Terra esteve sempre envolvida por uma atmosfera

com as características que hoje apresenta?

Fundo: in Oliveira et al. (1999)

Objetivos2.1. Evolução da atmosfera- breve

históriaRelacionar a evolução da atmosfera com os gases nela existentes

Justificar a importância de alguns gases da atmosfera (O2, N2, H2O e

CO2 ) face à existência de vida na Terra

Comparar a composição provável da atmosfera primitiva com a

composição média actual da troposfera

ObjetivosIndicar a composição média da troposfera actual em termos de componentes principais(O2, N2, H2O e CO2) e vestigiais (óxidos de

azoto, metano, amoníaco, monóxido de carbono, hidrogénio

Explicar como alguns agentes naturais e a actividade humana

provocam alterações na concentração dos constituintes vestigiais

da troposfera, fazendo referência a situações particulares de

atmosferas tóxicas para o ser humano

1.Evolução da atmosfera –Breve Historia

1.1.Variação da composição da atmosfera(componentes maioritários)ao

longo do tempo e as suas causas

Como é que os gases originados no Interior da

Terra terão atingido a superfície?

1. Evolução da atmosfera –Breve HistóriaHipóteses da Desgaseificação e da Dissociação Química

De acordo com a hipótese da desgaseificação, os gases constituintes da atmosfera primitiva tiveram origem

no interior da Terra.

Os gases que teriam sido originados no interior da Terra, atingiram a superfície através dos vulcões: Desgaseificação Vulcânica.

in P

ress

, F

. &

Sie

ver,

R.

(199

7)

Como que era a Terra nessa altura?

A Terra era uma bola rochosa em A Terra era uma bola rochosa em fusãofusão

in P

ress

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Sie

ver,

R.

(199

7)

Posteriormente, alguns gases como o Hidrogénioe o Hélio escaparam-se para o espaço. Aponta uma

hipótese que justifique esta ocorrência.

Após o 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.

Qual era a atmosfera primitiva da Terra?

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 caracterizam este período.

O que é que aconteceu a água existente na atmosfera primitiva?

O que é que aconteceu ao dióxido de carbono existente na atmosfera primitiva?

A Terra arrefeceu

A Terra arrefeceu

vapor de água condensou chuvas

formando os oceanos e mares

dióxido de carbono reagiu com as rochas de sílica

carbonatos

A Hipótese de Dissociação Química, tentou explicar quimicamente quais

os fenómenos que teriam tranformado a atmosfera primitiva na nossa

atmosfera actual.Deste modo, avançou as seguintes

explicações:•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.

H H

HHO HH

O

O O

HHHHO

O

Como apareceu o primeiro oxigénio na Terra ?

Segundo dados mais recentes, verificou-se que a

atmosfera primitiva deveria conter CO2 e N2 em

elevadas quantidades e vestígios NH3, SO2 e HCl.

Com o decorrer dos tempos, a atmosfera teria evoluído para a composição que apresenta na actualidade. Mas como explicar esta evolução? Como explicas

o aparecimento de Oxigénio na atmosfera?

A capacidade de alguns seres vivos realizarem a

fotossíntese oxidativa deverá ter permitido o

aparecimento de oxigénio na atmosfera. Parecem

terem sido um grupo específico de bactérias - as

cianobactérias, os primeiros organismos a realizar

este processo biológico de extrema importância.

A partir de determinada altura, os oceanos

perderam a capacidade de fixar todo o oxigénio

molecular resultante da fotossíntese, começando

este a dissipar-se para a atmosfera. Passou-se assim

de uma atmosfera anaeróbia (sem oxigénio) para

uma aeróbia (com oxigénio).

in O

livei

ra e

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. (1

999)

1.2 Composição média da atmosfera atual

Qual é a composição atual da atmosfera ?

Em que medida é possível afirmar, que ao longo do processo evolutivo, atmosfera e biosfera sempre

estiveram interdependentes?

Por um lado, foi a vida (os primeiros organismos fotossintéticos) que permitiu a evolução da atmosfera.

Em contrapartida, foi a evolução da atmosfera (nomeadamente, existência de oxigénio livre e a constituição da camada de ozono) que permitiu que a vida – biosfera – evoluísse.

Quais as características particulares do planeta Terra que permitiram o aparecimento e evolução da vida,

tal qual a conhecemos?

Após o período de diferenciação, o nosso planeta encontrava-se já em condições que o tornavam propício ao aparecimento de vida. Deste modo, as condições que permitiram que a vida tal qual a conhecemos se desenvolvesse na Terra, foram:

•A sua Massa, que lhe proporcionou uma gravidade suficiente para conservar uma atmosfera.

•A sua distância do Sol, que permitiu a existência de uma temperatura média amena e a existência de água no estado líquido.

Gases vestigiais (partes por milhão em volume):

CO2 – 367 ppmNe – 18 ppmHe – 5 ppm

CH4 – 1,8 ppmKr – 1,1 ppmH2 – 0,5 ppm

NO2, NO, N2O – 0,303 ppmCO– 0,1 ppm

Xe – 367 ppm

1.3 Agentes de alteração da concentração de constituintes

vestigiais da atmosfera

A A ImportânciaImportância

de alguns de alguns

gases na gases na

atmosferaatmosfera

Face à Face à

existência deexistência de

Vida Na terraVida Na terra

A A ImportânciaImportância

de alguns de alguns

gases na gases na

atmosferaatmosfera

Face à Face à

existência deexistência de

Vida Na terraVida Na terra

Oxigénio – O2

A existência de oxigénio na atmosfera terrestre, tornou possível a evolução da vida na Terra.

A existência de oxigénio na atmosfera terrestre, tornou possível a evolução da vida na Terra.

Além de ser consumido pelos seres vivos através da respiração

Além de ser consumido pelos seres vivos através da respiração

Camada deCamada de

ozonoozonoComburenteComburente

Azoto – N2 O azoto é um constituinte importante de uma boa parte das substâncias orgânicas que constituem os seres vivos

O azoto é um constituinte importante de uma boa parte das substâncias orgânicas que constituem os seres vivos

O azoto é continuamente

renovado através do ciclo do azoto

O azoto é continuamente

renovado através do ciclo do azoto

Vapor de água – H2O A abundância e distribuição de água na Terra fazem

com que esta seja considerada uma das substâncias mais importantes, para:

A abundância e distribuição de água na Terra fazem com que esta seja considerada uma das substâncias mais importantes, para:

Seres vivosSeres vivos

ClimaClima

EquilíbrioEquilíbrio

TérmicoTérmico

Dióxido de carbono – CO2 O dióxido de carbono é utilizado pelas plantas como matéria - prima na síntese de compostos orgânicos através da fotossíntese

O dióxido de carbono é utilizado pelas plantas como matéria - prima na síntese de compostos orgânicos através da fotossíntese

Além disso, dióxido de carbono contribui para o equilíbrio térmico da Terra, evitando a perda de energia para o espaço, ao reter a parte das radiações infravermelhas reflectidas pela atmosfera e pela superfície terrestre

Além disso, dióxido de carbono contribui para o equilíbrio térmico da Terra, evitando a perda de energia para o espaço, ao reter a parte das radiações infravermelhas reflectidas pela atmosfera e pela superfície terrestre

Resolução da APSA 15

AA atmosfera é um depósito de muitos atmosfera é um depósito de muitos componentes vestigiaiscomponentes vestigiais

AA atmosfera é um depósito de muitos atmosfera é um depósito de muitos componentes vestigiaiscomponentes vestigiais

OrigemOrigem

NaturalNatural NaturalNatural AntropogénicaAntropogénicaAntropogénicaAntropogénica

Causam o aumento da concentração dos Causam o aumento da concentração dos componentes vestigiaiscomponentes vestigiais

Causam o aumento da concentração dos Causam o aumento da concentração dos componentes vestigiaiscomponentes vestigiais

Começaram a exercer efeitos nocivos nosComeçaram a exercer efeitos nocivos nos

seres humanos e no ambienteseres humanos e no ambiente

Começaram a exercer efeitos nocivos nosComeçaram a exercer efeitos nocivos nos

seres humanos e no ambienteseres humanos e no ambiente

POLUENTESPOLUENTESPOLUENTESPOLUENTES

Causas antropogénicas: indústria, transportes, incêndios …

Causas naturais: vulcões, incêndios, processos metabólicos …

Principais Principais PoluentesPoluentes

Fontes de Fontes de ProduçãoProdução

Efeitos ambientais e Efeitos ambientais e nos seres humanosnos seres humanos

Óxidos de carbono

CO e CO2

Fogos florestais naturaisFogos florestais naturais

Emissões vulcânicas Emissões vulcânicas

Escapes de veículos Escapes de veículos motorizadosmotorizados

Combustões domésticas e Combustões domésticas e industriaisindustriais

CO2 – Contribui para o efeito de estufa

CO – venenoso e asfixiante

Óxidos de enxofre

SO2

Emissões vulcânicasEmissões vulcânicas

Combustão de carvão e Combustão de carvão e fuelóleo em centrais fuelóleo em centrais termoeléctricastermoeléctricas

Siderurgias e refinariasSiderurgias e refinarias

Formação de chuvas ácidasFormação de chuvas ácidas

Nevoeiro fotoquímicoNevoeiro fotoquímico

Causa irritação da garganta Causa irritação da garganta e dos olhose dos olhos

Óxidos de azoto

NO, NO2 e NO3

Acção bacterianaAcção bacteriana

Combustões industriaisCombustões industriais

Escapes de veículos Escapes de veículos motorizadosmotorizados

Formação de chuvas ácidasFormação de chuvas ácidas

Nevoeiro fotoquímico Nevoeiro fotoquímico Problemas pulmonaresProblemas pulmonares

Compostos orgânicos voláteis

CH4, C2H6, CFC´s …

Tintas e vernizes Tintas e vernizes

Frigoríficos e arcas Frigoríficos e arcas congeladorascongeladoras

AerossóisAerossóis

Destruição da camada de Destruição da camada de ozonoozono

Náuseas; fadiga e reacções Náuseas; fadiga e reacções alérgicas alérgicas

Fenómeno que mantém a temperatura média

terrestre entre os -15 º C e os +15 º C.

Efeito de estufaEfeito de estufaEfeito de estufaEfeito de estufa CO2CO2

CFCCFC

CH4CH4N2ON2O

Se destruirmos a nossa camada de ozono, o resultado será catastrófico: vai tornar-se impossível viver na superfície terrestre. Uma vez que as radiações U.V. provocam mutações e desenvolvimento de cancros.

Destruição da camada de OzonoDestruição da camada de OzonoDestruição da camada de OzonoDestruição da camada de Ozono

CFCCFC

Este fenómeno Este fenómeno

manifesta-se por manifesta-se por

um sério um sério

esgotamento do esgotamento do

ozono ozono

estratosférico estratosférico

sobre a região sobre a região

polar na polar na

Antárctica.Antárctica.

Inclui:Inclui:

Chuva Neve

Granizo Orvalho

Nevoeiro

Mais perigoso por ser muito intenso

Chuvas ácidasChuvas ácidasChuvas ácidasChuvas ácidas SO2SO2

NO2NO2

Devida à conversão dos óxidos de enxofre e de azoto em ácidos sulfúrico e nítrico,

respectivamente.

SmogSmog SmogSmog SO2SO2

NOxNOx

Contracção das Contracção das

palavras palavras smoke smoke

(fumo, em inglês) e (fumo, em inglês) e

fogfog (nevoeiro, em (nevoeiro, em

inglês)inglês)

Caracterizado pela redução da

visibilidade, irritação da

vista e deterioração da borracha e de

outros materiais

Aparecimento de ozono junto ao soloAparecimento de ozono junto ao soloAparecimento de ozono junto ao soloAparecimento de ozono junto ao solo

NO

2

NO

2

agravamento do efeito de estufa CO2, CFC, CH4, N2O;

destruição da camada de ozono CFC; contribuição para as chuvas ácidas SO2, NO2;

smog (partículas em suspensão na atmosfera) NOx, SO2;

aparecimento do ozono junto ao solo .

Fazer o desafio da pagina 109

Resolução da APSA 14

O que pensas que Carl Sagan quereria dizer com estaúltima afirmação?

“Nós, terráqueos, estamos admiravelmente adaptados ao

ambiente da Terra porque crescemos aqui. As primeiras

formas de vida, que não estavam bem adaptadas, morreram. (...)

Os seres que tenham evoluído num mundo totalmente diferente,

certamente que também cantam os seus louvores.” Sagan, C. (1984)

in http://www.gps.caltech.edu/~gab/ge128/ge128.html