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O mistério do oxigênio da Terra

Rubens Lessa Explica
the new york times
Carl Zimmer - Ciência e Tecnologia

Para Donald E. Canfield, existe um aspecto espantoso a cada respirar. 'As pessoas não se lembram do oxigênio porque ele simplesmente existe e nós o respiramos o tempo todo', disse Canfield, geoquímico da Universidade do Sul da Dinamarca. 'Porém, nós temos o único planeta conhecido no qual existe oxigênio.'

Mais espantoso ainda é que a Terra começou com uma atmosfera sem oxigênio. Demorou bilhões de anos antes que houvesse suficiente para manter vivos animais como nós.

Embora os cientistas venham lutando há décadas para reconstruir a ascensão do oxigênio, eles ainda estão fazendo descobertas básicas. Somente nas duas últimas semanas, por exemplo, Canfield e colegas publicaram dois estudos que oferecem pistas significativas sobre alguns dos mais importantes capítulos na história do oxigênio. Eles estão constatando que nossa atmosfera estranhamente rica em oxigênio é o resultado de uma dança complicada entre geologia e biologia.

Para estudar a atmosfera antiga, os geoquímicos examinam os indícios químicos deixados por trás das rochas. Algumas delas contêm moléculas que somente poderiam ter se formado na presença de oxigênio. Quanto mais dessas moléculas os geoquímicos encontram em uma rocha, mais oxigênio deve ter existido na atmosfera na época.

Quando são analisadas as pedras mais antigas da Terra, eles não encontram rastros de oxigênio na atmosfera. Em vez disso, os pesquisadores indicam que o ar primordial da Terra era composto principalmente de dióxido de carbono, metano e nitrogênio. Os raios do Sol criaram um pouco de oxigênio livre separando-o do dióxido de carbono e de outras moléculas. Contudo, o oxigênio desaparecia quase assim que era criado.

Isso porque o oxigênio é um elemento muito amigável, formando elos com uma ampla gama de moléculas. Por exemplo, ele se unia ao ferro das pedras formando ferrugem. Ele se juntava ao hidrogênio cuspido dos vulcões para formar peróxido de hidrogênio e outros compostos. Nosso planeta, em outras palavras, era um vácuo gigante de oxigênio em seus primeiros anos.

Isso mudou cerca de três bilhões de anos atrás. Na edição de 26 de setembro da 'Nature', Canfield e colegas relataram marcas de oxigênio nas pedras daquele período de tempo. Eles estimam que a atmosfera de três bilhões de anos atrás tinha somente 0,03 por cento dos níveis de oxigênio de hoje em dia. A quantidade pode não parecer muita, mas marcou uma mudança enorme na química da Terra.

Apenas a luz do sol não poderia ter posto tanto oxigênio na atmosfera. Somente a vida poderia.

Há três bilhões de anos, alguns micróbios haviam desenvolvido a habilidade de executar a fotossíntese. Flutuando na superfície do oceano, eles usavam energia da luz solar para crescer com dióxido de carbono e água. O oxigênio era descarte.

Boa parte do oxigênio liberado por esses micróbios capazes de efetuar fotossíntese era sugada da atmosfera pelo vácuo da Terra. Quando os micróbios morriam, o oxigênio reagia com seu carbono.

Contudo, uma fração minúscula de oxigênio permanecia porque parte da matéria orgânica dos micróbios mortos afundava da superfície do oceano até o leito marinho, onde o oxigênio não podia reagir com ele. O oxigênio permanecia no ar.

O oxigênio conservou-se razoavelmente escasso durante as próximas centenas de milhões de anos. Contudo, durante esse tempo, o vácuo da Terra se enfraquecia. O planeta se resfriava e assim seus vulcões cuspiam menos hidrogênio na atmosfera para sugar oxigênio.

Em seu futuro livro, 'Oxygen: A Four Billion Year History' [oxigênio: uma história de quatro bilhões de anos, em tradução livre], Canfield sugere que esse vácuo fraco impulsionou um aumento repentino no oxigênio que os geoquímicos enxergam nas rochas de aproximadamente 2,3 bilhões de anos. 'Agora nós chegamos ao ponto em que a Terra se acalmou o suficiente e o equilíbrio pendeu em favor do oxigênio.'

O crescimento do oxigênio pode ter acrescentado combustível à fogueira da vida. O oxigênio extra na atmosfera atacou as rochas expostas em terra firme, liberando fósforo e ferro para fluir no oceano e atuar como fertilizante. Os micróbios floresceram ainda mais, produzindo mais oxigênio.

Segundo reportagem da semana passada de 'The Proceedings of the National Academies of Sciences', Canfield e colegas relataram que havia tanto oxigênio na atmosfera que ele penetrou 300 metros no oceano. Canfield especula que o oxigênio pode ter se tornado tão abundante quanto hoje, ao menos por algum tempo.

Todavia, tal expansão gerou seu próprio fim. Os micróbios afundaram no leito do mar, criando rochas ricas em carbono. Por fim, as rochas foram elevadas para formar terra seca, onde podiam reagir com o oxigênio, puxando-o da atmosfera.

Em outras palavras, a vida em si reativou o vácuo da Terra. Há dois bilhões de anos, os níveis de oxigênio haviam descido para perto de 0,01 por cento dos índices atuais.

A vida e a Terra continuaram a girar o botão do oxigênio ao longo dos últimos dois bilhões de anos. Quando as plantas evoluíram, por exemplo, elas começaram a armazenar quantidades enormes de carbono na madeira e outros tecidos duros, deixando menos para reagir com o oxigênio e tirá-lo da atmosfera. Há 300 milhões de anos, o oxigênio subira a níveis tão altos quanto 50 por cento acima dos de hoje em dia.

No entanto, conforme os continentes se moviam pelo globo, a geografia do planeta passou a favorecer os desertos. As florestas encolheram, reduzindo os níveis de oxigênio.

Enquanto Canfield se torna mais íntimo dessa história tumultuada, ele tem menos certeza de seu futuro. Será que a Terra manterá seu suprimento notável de oxigênio ou este voltará a abaixar?

'Não sei se temos uma boa previsão. Depende muito dos caprichos da geografia.'

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