Projeto de turma "A Aventura da Terra" - Hipóteses

Antes de irmos investigar em contexto real, no Museu Nacional de História Natural e da Ciência, foi-nos proposta uma pesquisa à priori acerca das questões. 

Aqui ficam as nossas hipóteses de respostas às questões: 

1. Há vida noutros planetas?

 Nós achamos que existe vida noutros planetas.

A probabilidade de existir vida noutros planetas é enorme, tendo em conta as dimensões do Universo. Assim como a Terra apresenta condições necessárias para o aparecimento e desenvolvimento de vida nós acreditamos que no meio de tantas estrelas e possíveis planetas que as orbitam, haverá com certeza um ou mais planetas que apresentem estas mesmas condições.

Na Terra existem organismos que conseguem viver em situações extremas de calor, frio, veneno e até no vácuo. Já foram encontrados seres que conseguem viver sem oxigénio junto de aberturas vulcânicas extremamente quentes, no fundo do oceano, nas piscinas de água salobra nos Andes, e nos lagos congelados do Ártico. Existem também pequenos seres chamados tardígradas (Grupo de animais microscópicos invertebrados de corpo cilíndrico), que conseguem sobreviver no vácuo do espaço. Assim, temos evidências diretas de que a vida pode prosperar em atmosferas diferentes da Terra. Por outras palavras, sabemos que a vida poderá existir em condições idênticas já observadas em planetas e luas. No entanto, essas formas de vida até podem ser diferentes das que nós conhecemos e, por isso, as condições que levam à existência de vida sejam um pouco diferentes.

Desta questão advém uma segunda: onde haveria vida?

No Sistema Solar, sabemos que há vida na Terra, mas não sabemos se há vida noutro planeta. Pelo menos não há evidências devida noutro lugar do Sistema do qual fazemos parte. Há possibilidades de pequenas formas de vida, como no subsolo de Marte (fig. 1), uma vez que de acordo com os pesquisadores, Charley Lineweaver e a sua equipa, da Universidade Nacional da Austrália, "Vastas regiões de Marte são compatíveis com a vida terrestre na comparação das temperaturas e da pressão terrestre com as que se encontram no planeta Marte". A escassa pressão e as temperaturas de 60 graus Celsius abaixo de zero não permitiriam, por exemplo, a formação de água líquida na superfície de Marte, mas nas profundidades do subsolo, porém, existem condições para a existência de vida microbiana.

Também o oceano interno de Europa, uma lua de Júpiter (fig. 2) é um dos lugares onde os cientistas acreditam que pode haver condições semelhantes às que foram encontradas num lago da Antártida, onde micróbios vivem num ambiente escuro com temperaturas que podem chegar aos -13º C. Existem indícios recém-descobertos de que bolsas de gelo e água possam existir na referida lua, com condições parecidas aos encontrados na Antártida.

Em suma, pode existir vida em qualquer ponto do Universo, desde que existam condições para tal.

Fig.1 - Marte

Existe, atualmente, uma expedição da NASA que está em Marte e que está a ser feita pelo robô Curiosity.

O robô Curiosity foi lançado dia 26 de Novembro de 2011 e aterrou na superfície de Marte no dia 6 de Agosto de 2012 com o objetivo de procurar formas de vida microbiana em Marte.

Recentemente, o JPL (Jet Propulsion Laboratory é o centro tecnológico responsável pelo desenvolvimento e manuseamento de sondas espaciais não tripuladas pertencente à NASA) realizou uma conferência de imprensa para fazer o ponto da situação sobre a primeira utilização de todos os instrumentos do robô. Nessa conferência de imprensa o JPL disse ainda: “Uma classe de substâncias cuja existência o Curiosity está a procurar são os compostos orgânicos – produtos químicos que contêm carbono e podem por isso ser os ingredientes da vida. Mas nesta fase da missão, os instrumentos do robô não detetaram qualquer indício conclusivo da existência de compostos orgânicos em Marte.”

Fig 2 - Estrutura Interna de Europa

2. Como será o mundo no futuro?

Num futuro relativamente próximo (finais de século XXI) o planeta Terra vai-se apresentar muito mais quente, devido ao aquecimento global. Este aumento de temperatura deve-se essencialmente à degradação da camada de ozono existente na atmosfera terrestre provocada pelo uso excessivo de CFS’s (clorofluorcarbonetos) pelo Homem que, uma vez lançados no ar, danificam a camada de ozono, que absorve uma parte das radiações ultravioletas que incidem na Terra. O aumento de temperatura deve-se ainda ao aumento do efeito de estufa, que mantém o calor no interior da Terra.

Cidades como o Rio de Janeiro ou países Africanos que atualmente apresentam temperaturas de 40º C no Verão, em 2100 poderão chegar aos 50º C. Existirão tempestades, secas e incêndios com mais frequêcia, o nível do mar poderá aumentará cerca de meio metro como consequência do degelo dos polos e a desfloração provocada pelo Homem causará a menor quantidade e qualidade do oxigénio em 2100.

Fig. 3 - Terra daqui a 100 Milhões de Anos. Consequências do degelo

Tanto o Homem como os animais vão ser bastante prejudicados, estando em risco a extinção de muitas espécies (Fig. 3).

Para que as previsões não aconteçam, e a temperatura não aumente, podemos tomar algumas precauções, tais como:

- Diminuir o uso de combustíveis fósseis (exemplos: gasolina, diesel, querosene) e aumentar o uso de biocombustíveis (exemplo: biodiesel) e etanol;

- O uso obrigatório de catalisador em escapamentos de automóveis, motas e camiões ou evitar o uso destes tipos de transporte, passando a usar a bicicleta ou o metro;

- Instalação de sistemas de controlo sobre a emissão de gases poluentes;

- Aumentar a utilização de energia que provém de fontes limpas e renováveis (exemplos: hidroelétrica, eólica, solar, nuclear) e evitar ao máximo a utilização de energia que provém de centrais termoelétricas, pois usam combustíveis fosseis;

- Usar ao máximo a iluminação natural dentro de edifícios;

- Evitar a desflorestação e, se possível, implementar programas de reflorestamento e arborização;

- Evitar a emissão de dióxido de carbono, usando técnicas limpas e avançadas na agricultura;

- Implementação de sistemas nos edifícios que visem economizar energia (uso da energia solar para aquecimento da água e refrigeração).

3. Será o Universo limitado ou ilimitado?

A nossa opinião acerca deste assunto é que o Universo é finito mas ilimitado.

O Universo é finito devido ao facto de ter uma origem, o Big Bang, que foi um acontecimento que se deu no espaço e no tempo. Portanto, se tem uma origem, não pode ser infinito, logo, é finito.

Em relação ao facto de o Universo ser limitado ou ilimitado, nós achamos que é ilimitado. Chegámos a esta conclusão através do exemplo da Terra: quando andamos na superfície terrestre, nunca nos deparamos com o fim, ou seja, é ilimitado, mas mesmo assim a Terra é finita, pois chega a uma altura que repetimos o local por onde passamos (finito). Mas esta é uma pergunta bastante complexa.

4. Haverá evolução nas espécies?

5. Irão surgir novas espécies?

6. Poderão ser descobertas novas espécies?

As questões 4, 5 e 6 , numa fase inicial e, por termos pensado que eram ambas muito semelhantes, pensámos então numa única resposta, a qual tentaria responder às três questões anteriormente apresentadas.


No início, à atmosfera terrestre não pertencia o elemento Oxigénio, mas no seu lugar existia o Enxofre. O Enxofre era a maior fonte de energia que existia e assim se criaram as cianobactérias que provocaram a origem de Oxigénio. Ao longo do tempo, cada espécie desenvolve características que as ajudam a sobreviver no seu meio . Por isso, até aos tempos de hoje, diferentes espécies apresentam olhos, espinhos, pêlo, carapaças, dentes... entre muitas outras. Estas alterações devem-se essencialmente ao habitat de cada ser vivo. São factores importantes para estas alterações: o clima, a predação, a defesa, a alimentação. 

As primeiras formas de vida, numa Terra primitiva, eram maioritariamente aquáticas. Nos dias de hoje, o aparecimento de novas espécies está não só ligado ao meio aquático, mas a todos os tipos ecossistemas. 

Em relação à questão 6- “Poderão ser descobertas novas espécies?” pode-se dizer que está directamente relacionada com o avanço tecnológico e científico, pois, cada vez mais se procuram novas respostas. 

“O presente é a chave do passado .”

7. Qual será a evolução da espécie humana?

 

Segundo os investigadores, nenhuma espécie vai parar de evoluir, embora algumas espécies consigam evoluir mais rapidamente que outras.

De modo geral, considera-se que existe uma tendência para a homogeneidade das características humanas, pois as barreiras geográficas e culturais estão progressivamente a desaparecer.

O tempo médio de vida do ser humano tem vindo a aumentar, devido à melhor alimentação e ao aumento dos cuidados médicos. Isto significa que as populações incluem cada vez mais gerações, e têm uma vida cada vez mais longa. No entanto, surgem novos agentes criados pelo Homem, cujas consequências só serão visíveis daqui a muitas gerações (como por exemplo, as radiações nucleares, alterações climáticas, etc). No entanto, a exploração desastrosa dos recursos naturais num mundo finito tem que ser travada, sob pena de encurtar a evolução da espécie humana.

O cérebro do homem tem vindo a evoluir e a crescer ao longo de milhões de anos e, prevê-se, que daqui a um milhão de anos, o cérebro do homem seja três vezes maior que o actual e que tenha uma estrutura diferente.

8. Como surgiu o Homem?

Ao longo da História, desenvolveram-se diferentes teorias para justificar o surgimento do Homem.

Uma das teorias tem de nome Criacionismo. Esta teoria consiste na convicção de que o universo e a vida foram criados por uma entidade superior. O criacionismo não é aceite no meio científico, pois não pode ser confirmada com bases científicas.

Existe, porém, uma teoria com base na ciência - o Evolucionismo. Segundo esta teoria, a vida humana seria o resultado de uma série de modificações sofridas pelas espécies. Na evolução da espécie humana é possível distinguir certas espécies de Antropóides, que se adaptaram ao meio; Homo erectus, que fabricou utensílios e ferramentas, e Homo sapiens, que devido à sua capacidade intelectual, dominou o habitat.

Os hominídeos constituíram uma família cuja única espécie atual é o homem (Homo sapiens sapiens). O Hominídeo fora considerado o mais antigo representante da humanidade.

Tais modificações ocorreram de forma gradual e lenta, somada às inúmeras alterações no meio ambiente, dando origem à formação de novas espécies. Dentro da evolução dos mamíferos, mais especificamente dos primatas, surgiu então o homem.

9.Porque é que só o homem apresenta capacidade de raciocinar?

   Inteligência é a capacidade humana de raciocínio abstracto (não é concreto), isto é a possibilidade do cérebro representar uma ou mais  situações ou realidades concebias e de as relacionar com o que é visto no mundo exterior, ou entre si, capacidade de que resulta a consciência, isto é a Auto percepção da individualidade do correspondente ser.

   O macaco também tem um raciocínio abstracto, embora não tão complexo como o do ser humano, o que lhes possibilita a produção e o uso de instrumentos, mesmo rudimentares para melhor resposta aos desafios que a natureza lhes põe. A  inteligência não é apenas capacidade de raciocínio abstracto. Todos os animais, perante um problema que enfrentam (ameaça, frio, chuva, fome, sede entre outros), revelam capacidade para tentar superá-lo, lutando ou fugindo, procurando abrigo, procurando alimento e água isso são exemplos de comportamentos inteligentes embora não sejam abstractos.

  A inteligência de cada ser animal é gerada em órgão específico, o cérebro, que dispõe de meios de comunicação com as restantes partes do respectivo corpo para lhes transmitir comandos  e receber informações, incluindo dos efeitos sobre elas do mundo exterior.

10. Poderão voltar a existir espécies já extintas?

A esta pergunta, o nosso grupo apresenta a hipótese de que sim, poderão voltar a existir espécies já extintas.

Inclusivamente, já foram feitas inúmeras experiências neste campo, de maior ou menor sucesso. Já foi possível clonar animais de espécies extintas há vários milhões de anos, através de transferência nuclear de um óvulo não fertilizado de uma hospedeira de uma espécie atual com o núcleo de uma espécie extinta. Com este método, já foi possível trazer de volta à vida uma espécie já extinta (Íbex dos Pirenéus, Capra pyrenaica pyrenaica), apesar da sua curta vida, por morte devido a insuficiências pulmonares. Contudo, apesar das adversidades posteriores, foi possível trazer de volta à existência uma espécie extinta.

Fig. 10.1 - Capra pyrenaica pyrenaica

Encontramos presente neste método, o chamado “Museomics”, isto é, a técnica de reproduzir animais extintos cruzando ADN pré-existente e arquivado (por exemplo, em museus, e daí o nome desta técnica), com parentes que estejam presentes na atualidade.

Ficam-nos as dúvidas: será possível voltar a existir espécies já extintas durante um período de tempo suficiente para o seu desenvolvimento e reprodução, assegurando a continuidade da espécie? Conseguirá essa espécie superar as dificuldades de adaptação ao meio ambiente atual?

Fig. 10.2 - Exemplo de uma espécie extinta

Fig. 10.3 - Exemplo de uma espécie extinta

            

11) O que existiu antes do Big Bang?

Relativamente a esta pergunta, o grupo considerou várias hipóteses, pois, atualmente, não existe uma resposta verdadeiramente certa para esta pergunta. No mundo científico, existem variadíssimas conjeturas, mas nenhuma delas é uma certeza. O nosso grupo pensa que antes do Big Bang, isto é, há mais de 13,7 biliões de anos, existiu a singularidade. Por singularidade, entenda-se um único ponto onde tudo estaria concentrado (e com “tudo” leia-se energia, matéria, tempo, espaço).

Neste único ponto, extremamente quente e denso, tudo estava contido e, segundo as teorias atualmente aceites, não existia nada para além disso, não se aplicando as Leis da Física quer dentro ou fora dele. É também atualmente aceite que todo o Universo é resultado do interior da singularidade e o exterior (o nada) deu origem a nada, isto é, que não existe nada para além do Universo.

Com isto, temos que o Big Bang se deu em qualquer ponto do espaço, pois todos os pontos do espaço estavam contidos num mesmo ponto, na singularidade.

O nosso grupo considerou algo difícil, a conceção mental de um único ponto que contenha tudo e um nada absoluto à sua volta.

Fig. 11.1 - Big Bang

Fig. 11.2 - Big Bang   

12) Haverá outros sistemas solares?

Sim, são atualmente conhecidos inúmeros sistemas planetários (isto é um conjunto de astros que orbitam uma estrela), sendo até agora identificados 843 exoplanetas (ou seja, planetas exteriores ao nosso Sistema Solar). Entre eles, foram detetados inúmeros planetas gasosos, assim sendo, será possível que tenha existido uma diferenciação de materiais, por diferença de ponto de fusão, dentro do sistema. Com isto, temos que é possível a existência de planetas interiores menores e com características bem semelhantes aos planetas interiores do nosso Sistema Solar. Esta hipótese fundamenta-se com o facto de terem sido detetados alguns exoplanetas bastante semelhantes à Terra, com possibilidades de albergar vida, como Gliese 581 C. No entanto, estes casos são raros e a maior parte dos exoplanetas são do tamanho semelhante (ou até superior) ao de Júpiter, embora com órbitas mais próximas da sua estrela que Júpiter.

Note-se que foi respondido “sistemas planetários” ao passo que na pergunta está referido “sistemas solares”, sucedendo esta situação devido ao facto de o Sistema Solar ser, justamente, um sistema planetário em que a estrela é o Sol (daí ser denominado de Sistema Solar).

Alguns dos sistemas apresentam características bem semelhantes ao nosso Sistema Solar, sendo-nos até possível afirmar que a Terra tem “irmãos”.

Os restantes sistemas planetários cuja estrela não é o Sol, têm a denominação de sistemas extrassolar, obtendo também a designação referente à estrela de cada um desses sistemas. São exemplos: Sistema Gliese 581, Sistema 51 Pegasi, Sistemas 70 Virginis, Sistema 47 Ursae Majoris, etc.

Fig. 12.1 - Gliese 581

Fig. 12.2 - Representação computadorizada de um sistema planetário

13) Existiu evolução das células?

 Sim, existiu essa evolução. No início da formação da nossa “casa” os primeiros seres a existirem foram, justamente células, muito simples. Com as alterações às quais a Terra estava sujeita essas células foram-se adaptando ao meio e ganharam características que as tornaram em seres mais complexos, por exemplo, as primeiras formas de vida que apareceram nos oceanos primitivos eram células, nomeadamente, bactérias (organismos extremamente simples e os mais velhos de todo o Mundo). Algumas bactérias começaram a produzir o seu próprio alimento, utilizando o processo de fotossíntese onde transformavam o abundante dióxido de carbono, resultante da activa actividade vulcânica, em oxigénio. Deste processo originou-se lentamente a formação da atmosfera primitiva.

Portanto, se todos os seres vivos foram evoluindo ao longo do tempo, as células que são as unidades estruturais dos seres vivos também sofreram evolução.

 

14) Qual foi a primeira espécie a existir no planeta?

Todos os seres começaram por se formar nos oceanos primitivos, ora foi aí que a primeira espécie existiu. Neste aspecto o grupo esteve sempre em acordo. 

Esses oceanos não tinham mais de 20 cm de profundidade, não podendo os seres serem muito complexos.Com isso, percebeu-se, e depois de alguma pesquisa, que a primeira espécie teria de ser formada por bactérias  mais propriamente as cianobactérias.   

15.a) Serão os recursos naturais limitados?

Recursos naturais são elementos da natureza que são úteis ao Homem no processo de desenvolvimento da civilização, sobrevivência e conforto da sociedade em geral. Podem ser renováveis, como a energia do Sol e do vento. Já a água, o solo e as árvores que estão sendo considerados limitados, são chamados de potencialmente renováveis. E ainda não renováveis, como o petróleo e minérios em geral.

15.b) Como superar essa limitação?

Seguindo as regras básicas que todos nós sabemos para respeitarmos e preservarmos o ambiente serão um bom começo para tentar, pelo menos, que esses recursos durem por mais tempo. Outra alternativa é encontrar outro tipo de recursos que substituam os que não se renovam, os que são limitados. 

16) Como será a actividade sísmica/vulcânica no futuro?

Nos últimos meses a atividade sísmica no mundo aumentou significativamente. 

Em 2011, na zona central dos Estados Unidos, registaram-se 134 tremores de terra com uma magnitude de (no mínimo) 3 graus na escala de Richter (seis vezes mais alto dos que normalmente ocorreram durante todo o século passado).

Não conseguimos encontrar mais informações relevantes para formularmos uma resposta adequada a esta pergunta.

17) Podemos viver com uma atmosfera artificial? (como na lua) 

As observações da sonda Lunar Prospector possibilitaram calcular que o fundo das gélidas crateras polares contem entre 11 e 30 milhões de litros de água congelada. Esse gelo derretido e purificado possibilitaria o abastecimento de 2000 habitantes numa colónia lunar durante pelo menos 2 séculos, sendo ainda possível transformá-la em oxigénio que constituiria a sua atmosfera artificial e ainda em hidrogénio, para o combustível usado nas naves espaciais. Essa atmosfera seria instalada no equador da Lua, onde é fácil para as naves aterrarem. 

Seria preciso também o azoto, além do oxigénio, para a construção da atmosfera artificial. 

O azoto poderia ser extraído das rochas lunares ou poderia ser levado outro gás da Terra para misturar com o oxigénio.

Chris McKay, do Ames Research Center da NASA acredita que pode ser possível modificar a atmosfera de Marte ao ponto de que esta permita o crescimento de algumas plantas geneticamente modificadas.

Em contrapartida, MacKay acha que não é possível criar uma atmosfera parecida à da Terra em Marte.

Mas diz também que este tema será motivo de debate durante tempo!

18) Será a actividade vulcânica o único factor responsável pela existência da atmosfera? 

A desgaseificação e a atividade vulcânica produziram a atmosfera primordial da Terra.

A desgaseificação é o processo físico da lenta libertação de gases quando presos, de materiais congelados, absorventes ou adsorventes.

19) O que acontecerá se o Sol desaparecer?

Quanto a esta pergunta, o grupo concordou prontamente que o Sol, como estrela que é, acabará eventualmente por desaparecer. Isto é, não desaparecerá totalmente, mas passará por um processo de extinção que a levará a uma fase final que consideramos quase como um desaparecimento, embora não o seja na realidade.

Restou-nos formar uma hipótese sobre aquilo que aconteceria depois e, para isso, o grupo recordou, em primeiro lugar, o processo de envelhecimento de uma estrela: O Sol, e todas as outras estrelas, usam como combustível o hidrogénio e, como qualquer combustível, acabará por esgotar-se. Vulgarmente, diz-se que o Sol irá “morrer” mas para isso passa ainda por três fases antes de chegar à fase final. À fase de vida estável do Sol seguir-se-á fase de gigante vermelha, dando-se o aumento de tamanho e o arrefecimento da estrela. Posteriormente, a fase de nebulosa planetária, um núcleo rodeado por uma concha gasosa. Depois, a fase de anã branca, astro bastante denso e com um tamanho de um planeta, que vai perdendo o brilho até chegar à fase final, a de anã negra. A anã negra é vulgarmente considerada como o “desaparecimento” da estrela.

Com isto, é possível, à partida, formar uma primeira hipótese: na fase de gigante vermelha, por consequência do aumento de tamanho da estrela, os planetas interiores seriam destruídos (quase que é possível a utilização do termo “consumidos”) pela estrela.

Outro cenário, bem diferente, é o desaparecimento súbito do Sol, como que por magia. Com isto, o nosso grupo concorda que os efeitos seriam devastadores, por exemplo:

• As plantas seriam incapazes de produzir clorofila, por falta de radiação solar, não realizando a fotossíntese e acabando por morrer. Com isto, o ar terrestre não sofreria reciclagem, reduzindo-se assim os níveis de oxigénio; 
• A falta de oxigénio (ponto anterior) levaria à extinção dos restantes organismos terrestres. A causa desta extinção pode também ser a inexistência de plantas que representam o primeiro nível trófico das cadeias alimentares (ao desaparecer todo o primeiro nível trófico, os outros desapareceriam posteriormente, por falta de alimento, dando-se a extinção sucessiva pela cadeia); 
• A temperatura na Terra seria fortemente afetada (calculando-se a sua descida para os -18ºC numa semana e para os -129ºC num ano, descendo gradualmente até aos -240ºC); 
• O sistema nervoso do Homem seria fortemente afetado (para além do pânico fruto do desaparecimento da estrela), por perturbação do ritmo circadiano. Isto é, por falta de diferença entre dia e noite natural (devido à ausência de luz solar), o cérebro não saberia em que período deveria repousar ou manter-se alerta, perturbando o sono e causando problemas nervosos que se refletiriam na saúde do indivíduo. 
• Os planetas do Sistema Solar não orbitariam uma estrela, saindo das suas órbitas e podendo vaguear pelo espaço, com eventuais colisões.