Esta seção, Recursos Naturais e Ciência, aborda a questão colocada no final do estudo de caso:
- Como a matéria é organizada na Terra? Quais são os ciclos fundamentais da matéria que formam a base de nossos recursos naturais? Quais são os principais recursos naturais da Terra? Quais são os impactos ambientais da extração e uso dos recursos naturais?
Olhando adiante
Para quem existem os recursos naturais? Esta é uma questão importante que será discutida na Seção Espiritualidade adiante.
A Terra fornece todos os recursos que sustentam e aprimoram a vida humana. Plantas, animais, água, ar, solo e rochas fornecem energia alimentar, nutrição e oxigênio necessários à vida, bem como materiais para a construção de abrigos e confecção de roupas. Combustíveis fósseis e madeira são colhidos e queimados para fornecer a energia de que precisamos para cozinhar alimentos, produzir calor e eletricidade, e fornecer transporte. Outros recursos naturais, tais como minerais, minérios metálicos e metais preciosos, têm sido usados por humanos há milhares de anos para fabricar produtos e para desenvolver e modernizar as culturas humanas. No mundo industrial moderno, os recursos naturais ainda formam a matéria-prima usada para produzir toda a tecnologia que molda tão drasticamente as nossas vidas. A enorme quantidade de meios modernos de uso e extração de recursos tem um grande impacto nos ecossistemas da Terra. Para fazer uso de todos os recursos naturais da Terra, precisamos colhê-los ou extraí-los. A quantidade de recursos e os métodos que usamos para extraí-los afetam os ciclos naturais da Terra. Assim, é importante observar como colhemos e extraímos recursos naturais.
Terra: um planeta terrestre
Para entender como a Terra obteve os minerais e elementos que fundamentalmente deram origem e sustento a toda a vida, veremos brevemente como a Terra foi formada. A Terra está entre os oito planetas do nosso sistema solar que orbitam ao redor do Sol. A Terra está posicionada em terceiro lugar a partir do Sol (Figura 1). Esta localização lhe confere certas propriedades e características, como ter uma temperatura hospitaleira, ser terrestre ou rochosa e ter água nas formas sólida, líquida e gasosa. Todas essas características da Terra e sua localização no sistema solar permitem que ela seja o único planeta conhecido com condições que tornam possível a existência de vida.
Natureza Dinâmica da Terra
A Terra se formou quando uma única nebulosa (uma nuvem interestelar) se desfez e expeliu detritos e energia à sua volta no espaço. Quando as partículas de detritos colidiram umas com as outras, a matéria se agregou e acabou por formar corpos de massa separados, com suas próprias atrações gravitacionais, que levaram ao início dos 8 planetas. Na Terra, a energia dessas colisões difundiu-se pela massa do planeta em forma de calor, fazendo com que a superfície do planeta ficasse muito quente e seu interior se tornasse ainda mais quente. Naquela época, 4,5 bilhões de anos atrás, a Terra era um corpo formado por minerais líquidos derretidos e quentes. Através do processo de diferenciação, materiais mais densos, como metais, foram atraídos para o núcleo da Terra por atração gravitacional, e materiais mais leves (como silício, alumínio, magnésio e cálcio combinados com oxigênio) permaneceram mais próximos da superfície. Essa diferenciação entre o tamanho das partículas e a densidade dos materiais da Terra deu lugar à estrutura em camadas do planeta.
A Terra tem quatro camadas primárias (Figura 2): o núcleo (externo e interno), o manto (superior e inferior), a crosta e a Atmosfera da Terra. Cada camada tem uma composição química e física diferente.
A estrutura em camadas da Terra não é estática. O calor do núcleo interno da Terra flui para fora, fazendo com que a matéria se mova do interior da Terra para a sua superfície. Vulcões, terremotos e placas tectônicas são evidências desse comportamento dinâmico. Isso é importante porque, quando o núcleo interno da Terra flui para a superfície, minerais e metais pesados são redistribuídos, tornando-os mais acessíveis à exploração humana. No manto inferior, a matéria mais fria e mais densa afunda e desloca a matéria mais quente e mais leve. Isto é acompanhado por um fluxo de calor chamado convecção. A convecção da massa quente e derretida no núcleo terrestre da Terra força com certa firmeza as estruturas semelhantes a conchas do manto superior e da crosta, conhecidas como tectônicas placas, a moverem-se lentamente na superfície da Terra e a se atritarem umas contra as outras
Análise Detalhada
Leia sobre o desenvolvimento de instrumentos concebidos para medir os movimentos graduais das placas tectônicas da Terra neste artigo.
O movimento da placa tectônica é tão lento que geralmente não é detectável para humanos sem o uso de instrumentos altamente sensíveis. À medida que essas grandes partes da crosta terrestre se movem e colidem umas com as outras, os locais de colisão resultam no desenvolvimento de montanhas, onde uma massa de terra se encaixa sob outra, forçando a placa para cima. Por exemplo, há 40-50 milhões de anos atrás, a massa de terra que hoje chamamos de Índia estava localizada ao sul do equador, perto da Austrália. Começou a se mover para o norte até colidir com o que hoje é chamado de Tibete, formando as montanhas do Himalaia (Figura 3).
A força da colisão da massa de terra indiana foi tão grande que a Índia ainda está se movendo para o norte atualmente, de tal forma que as montanhas do Himalaia continuam a subir a uma taxa média de 2cm por ano. Para aprender mais sobre este fenômeno surpreendente, vá para “dois continentes colidem”.
Da mesma forma, onde massas de terra tectônicas se afastam umas das outras, ocorre o desenvolvimento de vales e depressões oceânicas profundas.
As bordas das placas tectônicas, onde elas empurram e puxam uma contra a outra, são frequentemente áreas onde acontece maior atividade vulcânica e sísmica. A maioria dos vulcões e terremotos mais poderosos do mundo se originam do Círculo de Fogo, uma junção entre a placa oceânica do Pacífico e as placas tectônicas de massa terrestre que a cercam, se estendendo na direção norte, da Nova Zelândia para o Japão, através do Alasca, e para o sul ao longo da costa oeste das Américas do Norte e do Sul (Figura 4).
O Círculo de Fogo produziu as mais violentas erupções vulcânicas, terremotos e tsunamis da nossa história. Dê uma olhada nesta reportagem sobre The Really Big One, um terremoto e tsunami previsto para atingir o noroeste do Pacífico da América do Norte nos próximos 50 anos.
Esferas da Terra
Olhando adiante
Na crosta e na superfície da Terra, a matéria é organizada em quatro esferas primárias: a atmosfera, a hidrosfera, a biosfera e a litosfera (Figura 5). Todos os recursos naturais disponíveis ocorrem dentro dessas esferas.
A Atmosfera é uma camada relativamente fina de matéria gasosa que envolve a superfície da Terra. A Hidrosfera define a localização e os movimentos da água sobre e sob a superfície da Terra, bem como o vapor de água dentro da Atmosfera. A Litosfera compreende os solos sólidos, sedimentos e rochas da crosta terrestre e do manto superior. A Biosfera é composta de todos os ecossistemas e zonas de vida que ocorrem dentro das outras três esferas da Terra. A vida existe em quase todos os lugares, em todos os espaços hospitaleiros da Terra e também nos habitats menos hospitaleiros, incluindo os ambientes extremamente quentes e de alta pressão das fontes hidrotermais do fundo do oceano, nas nuvens do céu (onde residem alguns micro-organismos) e no arenito congelado na Antártida, onde algas e bactérias especializadas se desenvolvem (ver Figura 6).
Enquanto os recursos que a Terra fornece provêm das quatro esferas primárias, alguns recursos também estão presentes na interface dessas esferas. Por exemplo, a formação do solo ocorre na interface de todas as quatro esferas onde matéria orgânica e organismos vivos (da Biosfera), ar (da Atmosfera), água (da Hidrosfera), e rochas e partículas minerais erodidas (da Litosfera) se combinam. A Figura 7 fornece um fluxograma de nossos recursos naturais básicos (materiais e energia), representando as esferas que contribuem para esses recursos
Todos os nossos recursos naturais, em formas sólidas, líquidas e gasosas, são encontrados nessas quatro esferas. Vários tipos de matéria se movem dentro e através das quatro esferas por meio de ciclos biogeoquímicos, através dos quais os elementos mudam de forma química. Este ciclo de matéria contrasta com o fluxo unidirecional de energia através do sistema da Terra. A energia do Sol, que flui em direção única para a Terra, é transformada por diferentes processos nas esferas da Terra, e então flui para fora da Terra, geralmente na forma de dissipação de calor.
Olhando adiante
O ciclo hidrológico, ou o ciclo biogeoquímico da água, é detalhado no Capítulo Água.
A matéria, por outro lado, se move através de ciclos biogeoquímicos onde muda de forma, mas não se dissipa. A energia flui unidirecionalmente e a matéria flui em ciclos. As transformações da matéria são mantidas em equilíbrio e podem ser repetidas através dos ciclos biogeoquímicos naturais, e isso é crucial para fornecer uma fonte contínua de elementos necessários à manutenção da vida. Antes de descrever os ciclos biogeoquímicos, examinaremos primeiro os elementos que existem na Terra, juntamente com suas propriedades.