Quando, há 4,6 Ga (1 Giga ano corresponde a mil milhões de anos, ou seja, 1 x 10⁹ anos), o nosso planeta se formou por acreção dos gases e poeiras que restaram da formação do Sol, a sua atmosfera primitiva seria muito diferente daquela que hoje possui. Abundariam o hidrogénio, o hélio, o metano e a amónia, gases primordiais já existentes na nébula solar. Esta primeira atmosfera terá tido uma curta duração e foi simplesmente varrida da superfície do planeta em formação pela ação do vento solar.

Há 3,8 Ga, no final da fase protoplanetária, terá surgido uma segunda atmosfera resultante da ação vulcânica e da consequente desgaseificação do magma. Se considerarmos os gases libertados no vulcanismo atual, podemos tentar adivinhar a sua composição: vapor de água, dióxido de carbono, dióxido de enxofre, azoto e uma pequena percentagem de outros gases inertes. A esta intensa ação vulcânica, devemos adicionar a possibilidade do planeta ter sido bombardeado por meteoritos contendo gelo e outros gases que se vieram associar àquela atmosfera primitiva. Assim que o planeta arrefeceu o suficiente, o vapor de água presente na atmosfera acabou por condensar, formando os oceanos primitivos.

Esta segunda atmosfera, redutora (sem oxigénio), seria letal para qualquer organismo que hoje habite o nosso planeta mas para os coacervados, percursores dos primeiros seres vivos, era este o ambiente ideal: a presença de demasiado oxigénio teria oxidado os seus componentes orgânicos, ainda mal protegidos, e a vida não teria tido, sequer, a oportunidade para dar os seus primeiros passos.

Quando os primeiros seres vivos surgiram nos oceanos primitivos, trariam consigo profundas alterações à composição da atmosfera terrestre. Mas não de imediato.

Durante os 1,5 mil milhões de anos seguintes, as cianobactérias (algas azuis) que entretanto povoaram os oceanos iniciaram o processo de fotossíntese e, lenta mas continuamente, foram libertando O2 para a água. Este oxigénio, porém, não se escapou para a atmosfera. Os sulfuretos e os iões ferrosos então dissolvidos na água eram em tal quantidade que esta súbita oxigenação do meio aquático serviu apenas para oxidar estes componentes, dando origem, por exemplo, às antigas estruturas sedimentares denominadas “banded iron formations” ou “formações de ferro bandado”.

Imagem duma antiga rocha de 8,5 toneladas com 2,1 Ga, constituída por faixas de minério de ferro. Este bloco de pedra de aproximadamente dois metros de altura, três de largura e um de espessura foi encontrado no norte da América e encontra-se em exposição no Museu Nacional de Mineralogia e Geologia em Dresden, Alemanha. Fotografia de André Karwath
Formações de ferro bandado. Fonte: wikipédia. Fotografia de André Karwath

Então, há cerca de 2,4 Ga, quando aqueles materiais já se encontravam saturados de oxigénio, este elemento começou a acumular-se livremente nos oceanos e a libertar-se para a atmosfera. Este acontecimento, conhecido como “grande evento de oxigenação”, terá sido responsável por uma das maiores extinções em massa na história do nosso planeta (e, daí, também ser conhecido como “a grande catástrofe do oxigénio”). Os organismos que então povoavam o planeta não estavam preparados para habitar um meio oxigenado e a maioria deles acabou por desaparecer.

Alguns, porém, adaptaram-se e iniciaram uma nova revolução: respiraram. Ao longo dos milhões de anos seguintes, consoante o nível de oxigénio ia aumentando, as espécies sobreviventes iam-se adaptando ao progressivo aumento da concentração de O2. Há cerca de 450-500 milhões de anos a atmosfera atingiu uma concentração de oxigénio suficiente para que se estabelecesse uma camada de ozono (O3), o que permitiu a filtragem da radiação ultravioleta. A vida pôde, finalmente, dar o salto da água para a terra.

Embora a concentração de O2 atmosférico tenha variado ao longo das eras, esta terceira atmosfera, oxigenada, mantém-se até aos nossos dias.

A composição atmosférica atual é conhecida com bastante precisão:

  • Azoto (N2): 78,084%
  • Oxigénio (O2): 20,946%
  • Árgon (Ar): 0,934%

E ainda pequenas percentagens de dióxido de carbono (CO2), néon (Ne), hélio (He), metano (CH4), crípton (Kr), hidrogénio (H2) e uma percentagem variável de vapor de água (H2O).

Em termos de estrutura, a atmosfera está dividida numa série de camadas:

Camadas da atmosfera

  • A troposfera começa ao nível do solo e eleva-se até cerca dos 12 Km de altitude, contém cerca de 80% da massa da atmosfera e é a camada onde ocorrem as perturbações meteorológicas e onde voam os aviões comerciais. A temperatura desta camada vai diminuindo com a altitude até atingir cerca de -60ºC.
  • A estratosfera começa na tropopausa (zona de fronteira entre as duas camadas) e eleva-se até cerca dos 50 Km. Trata-se de uma camada muito seca e fria, limpa de poeiras e de vapor de água. A temperatura vai aumentando com a altitude devido, em parte, à absorção dos raios ultravioletas pela camada de ozono (que ocorre na estratosfera). Os balões meteorológicos atingem esta camada.
  • A mesosfera começa na estratopausa (zona de fronteira entre as duas camadas) e eleva-se até aos 80 Km. A temperatura volta a diminuir com a altitude, atingindo uma temperatura média de -85ºC, embora possa chegar os -100ºC (as temperaturas minimas do planeta são registadas nesta camada). É aqui que se incineram a generalidade dos meteoritos que atingem o nosso planeta.
  • A termosfera inicia-se na mesopausa (zona de fronteira entre as duas camadas) e eleva-se até aos 700 Km. A temperatura volta a subir com a altitude, podendo atingir os 1500ºC. O ar é extremamente rarefeito – as moléculas individuais de O2 podem percorrer 1 Km até chocar umas com as outras. Aproximadamente a meio da termosfera, orbita a Estação Espacial Internacional. É o local onde surgem as auroras.
  • A exosfera começa nos 700 Km de altitude e atinge largas dezenas de milhares de Km acima da superfície do planeta (em teoria, deverá corresponder à altitude a que o planeta consiga exercer uma atração gravitacional sobre um átomo isolado de hidrogénio). É composta, essencialmente, por gases leves (hidrogénio e hélio). É nesta camada que orbita o telescópio espacial Hubble.

Apesar da impressionante altitude que a nossa atmosfera atinge, a única camada em que podemos efetivamente viver, é a troposfera. Todo o ar que temos disponível, toda a poluição que libertamos, encontra-se aqui.

Se, com um compasso de ponta fina, desenharmos uma circunferência com 20 cm de diâmetro e considerarmos que esta representa o planeta Terra, então o nosso leve traço corresponde à troposfera.

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