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O Dióxido de Carbono necessário precisa estar na atmosfera para mamíferos?

O Dióxido de Carbono necessário precisa estar na atmosfera para mamíferos?


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Nas respostas a esta pergunta, aprendemos que o dióxido de carbono é necessário para a vida dos mamíferos, mas é necessário na atmosfera / para respirá-lo?

Ou o ato de respirar fornece a um ser humano (ou outro animal) dióxido de carbono suficiente para cumprir todas as funções para as quais o dióxido de carbono é necessário?

Ou, dito de outra forma, se você colocasse um animal em uma atmosfera livre de dióxido de carbono e removesse continuamente o dióxido de carbono que eles geram na respiração / exalação, eles obteriam dióxido de carbono suficiente para cumprir estes requisitos:

  • biossíntese de ácidos graxos (FAS)
  • reações de carboxilação dependentes de biotina em mamíferos / bactérias.
  • regulação do pH do sangue

Não, não é necessário respirar CO2 da atmosfera. Para o sistema tampão, seu cérebro detecta a quantidade de CO2 (H + que é um indicador de excesso ou de pouco CO2) e ajusta sua respiração automaticamente para compensar, de modo que o pH do sangue permaneça normal. Nenhum CO2 externo é necessário. Seus rins também desempenham um papel semelhante, mas os pulmões são o que fornecem uma resposta rápida.


Não, os mamíferos não precisam absorver CO2 da atmosfera. A função homeostática do corpo manterá sua composição verificando a quantidade de CO2 liberada pelos pulmões. Portanto, certamente os animais sobreviveriam se colocados em uma atmosfera livre de CO2.


É desnecessário para um mamífero respirar CO2, embora nossos corpos sejam capazes de expelir gases desnecessários facilmente. No entanto, se não houvesse CO2 na atmosfera, todos os animais morreriam, pois nenhum oxigênio poderia ser produzido pelas plantas. Em outras palavras, não precisamos respirar CO2, mas precisamos que seja abundante.


Mudança de temperatura e mudança de dióxido de carbono

Um dos aspectos mais notáveis ​​do registro paleoclimático é a forte correspondência entre a temperatura e a concentração de dióxido de carbono na atmosfera observada durante os ciclos glaciais das últimas centenas de milhares de anos. Quando a concentração de dióxido de carbono aumenta, a temperatura aumenta. Quando a concentração de dióxido de carbono diminui, a temperatura diminui. Uma pequena parte da correspondência se deve à relação entre a temperatura e a solubilidade do dióxido de carbono na superfície do oceano, mas a maior parte da correspondência é consistente com um feedback entre o dióxido de carbono e o clima. Essas mudanças são esperadas se a Terra estiver em equilíbrio radiativo e são consistentes com o papel dos gases de efeito estufa nas mudanças climáticas. Embora possa parecer simples determinar a causa e o efeito entre o dióxido de carbono e o clima, a partir do qual a mudança ocorre primeiro, ou de algum outro meio, a determinação de causa e efeito permanece extremamente difícil. Além disso, outras mudanças estão envolvidas no clima glacial, incluindo alteração da vegetação, características da superfície da terra e extensão do manto de gelo.

Outros proxies paleoclimáticos nos ajudam a entender o papel dos oceanos nas mudanças climáticas passadas e futuras. O oceano contém 60 vezes mais carbono do que a atmosfera e, como esperado, as mudanças no dióxido de carbono na atmosfera foram acompanhadas por mudanças no carbono no oceano nas últimas centenas de milhares de anos. Embora o oceano mude muito mais lentamente do que a atmosfera, o oceano desempenhou um papel essencial nas variações anteriores do dióxido de carbono e terá um papel no futuro ao longo de milhares de anos.

Finalmente, os dados do paleoclima revelam que a mudança climática não envolve apenas a temperatura. Como o dióxido de carbono mudou no passado, muitos outros aspectos do clima também mudaram. Durante os tempos glaciais, as linhas de neve eram mais baixas, os continentes mais secos e as monções tropicais mais fracas. Algumas dessas mudanças podem ser independentes, outras fortemente associadas às mudanças no nível de dióxido de carbono. Compreender quais dessas mudanças podem ocorrer no futuro, e quão grandes essas mudanças podem ser, continua a ser um tópico de pesquisa vigorosa. O Programa de Paleoclimatologia da NOAA & # 39s ajuda os cientistas a documentar as mudanças que ocorreram no passado como uma abordagem para compreender as mudanças climáticas futuras.


Respiração

A respiração é o processo durante o qual os alimentos orgânicos, principalmente a glicose que está presente na célula, se decompõem em substâncias mais simples e liberam dióxido de carbono e energia. A energia liberada durante a respiração é energia química. Existem dois tipos de respiração - respiração aeróbica e anaeróbica.

Respiração aeróbica

Aeróbico significa & lsquowith air & rsquo. Este tipo de respiração requer oxigênio, por isso é chamado de respiração aeróbica. Durante a respiração aeróbica, ocorre a oxidação completa dos carboidratos. A glicose é decomposta pelo oxigênio para liberar energia, enquanto o dióxido de carbono e a água são os subprodutos da reação. A energia liberada é usada para fazer uma molécula de energia especial chamada trifosfato de adenosina (ATP). O ATP é onde a energia é armazenada para uso posterior pelo corpo. A respiração aeróbica ocorre tanto em plantas quanto em animais e ocorre nas mitocôndrias.

A palavra equação para respiração aeróbica é:

Respiração anaeróbica

Anaeróbico significa sem ar. Às vezes, não há oxigênio suficiente para os animais e plantas respirarem, mas eles ainda precisam de energia para sobreviver, então respiram na ausência de oxigênio para produzir a energia de que precisam. Como a respiração ocorre na ausência de oxigênio, ocorre a oxidação incompleta dos alimentos e muito menos energia é liberada. No entanto, o dióxido de carbono ainda é produzido. Isso é chamado de respiração anaeróbica e o processo ocorre no citoplasma.


O Dióxido de Carbono necessário precisa estar na atmosfera para mamíferos? - Biologia

Todo esse carbono extra precisa ir para algum lugar. Até agora, as plantas terrestres e o oceano absorveram cerca de 55% do carbono extra que as pessoas colocaram na atmosfera, enquanto cerca de 45% permaneceram na atmosfera. Com o tempo, a terra e os oceanos absorverão a maior parte do dióxido de carbono extra, mas até 20% podem permanecer na atmosfera por muitos milhares de anos.

As mudanças no ciclo do carbono impactam cada reservatório. O excesso de carbono na atmosfera aquece o planeta e ajuda as plantas terrestres a crescerem mais. O excesso de carbono no oceano torna a água mais ácida, colocando a vida marinha em perigo.

Atmosfera

É significativo que tanto dióxido de carbono permaneça na atmosfera porque o CO2 é o gás mais importante para controlar a temperatura da Terra. Dióxido de carbono, metano e halocarbonos são gases de efeito estufa que absorvem uma ampla gama de energia, incluindo a energia infravermelha (calor) emitida pela Terra e então reemitida. A energia reemitida viaja em todas as direções, mas parte retorna à Terra, onde aquece a superfície. Sem os gases do efeito estufa, a Terra estaria congelada -18 graus Celsius (0 graus Fahrenheit). Com muitos gases do efeito estufa, a Terra seria como Vênus, onde a atmosfera do efeito estufa mantém as temperaturas em torno de 400 graus Celsius (750 Fahrenheit).

Concentrações crescentes de dióxido de carbono estão aquecendo a atmosfera. O aumento da temperatura resulta em taxas de evaporação mais altas e uma atmosfera mais úmida, o que leva a um ciclo vicioso de aquecimento adicional. (Fotografia e cópia de 2011 de Patrick Wilken.)

Como os cientistas sabem quais comprimentos de onda de energia cada gás de efeito estufa absorve e a concentração dos gases na atmosfera, eles podem calcular quanto cada gás contribui para o aquecimento do planeta. O dióxido de carbono causa cerca de 20 por cento do efeito estufa da Terra, o vapor d'água é responsável por cerca de 50 por cento e as nuvens por 25 por cento. O resto é causado por pequenas partículas (aerossóis) e gases de efeito estufa menores, como o metano.

As concentrações de vapor de água no ar são controladas pela temperatura da Terra. As temperaturas mais altas evaporam mais água dos oceanos, expandem as massas de ar e aumentam a umidade. O resfriamento faz com que o vapor d'água se condense e caia como chuva, granizo ou neve.

O dióxido de carbono, por outro lado, permanece um gás em uma faixa mais ampla de temperaturas atmosféricas do que a água. As moléculas de dióxido de carbono fornecem o aquecimento inicial com efeito de estufa necessário para manter as concentrações de vapor de água. Quando as concentrações de dióxido de carbono caem, a Terra esfria, parte do vapor d'água sai da atmosfera e o aquecimento global causado pelo vapor d'água diminui. Da mesma forma, quando as concentrações de dióxido de carbono aumentam, as temperaturas do ar aumentam e mais vapor de água evapora para a atmosfera - o que amplifica o aquecimento da estufa.

Portanto, embora o dióxido de carbono contribua menos para o efeito estufa geral do que o vapor de água, os cientistas descobriram que o dióxido de carbono é o gás que define a temperatura. O dióxido de carbono controla a quantidade de vapor d'água na atmosfera e, portanto, o tamanho do efeito estufa.

O aumento das concentrações de dióxido de carbono já está causando o aquecimento do planeta. Ao mesmo tempo em que os gases do efeito estufa estão aumentando, as temperaturas globais médias aumentaram 0,8 graus Celsius (1,4 graus Fahrenheit) desde 1880.

Com o ciclo sazonal removido, a concentração de dióxido de carbono atmosférico medida no vulcão Mauna Loa, no Havaí, mostra um aumento constante desde 1957. Ao mesmo tempo, as temperaturas médias globais estão aumentando como resultado do calor retido pelo CO adicional2 e aumento da concentração de vapor de água. (Gráficos de Robert Simmon, usando CO2 dados do NOAA Earth System Research Laboratory e dados de temperatura do Goddard Institute for Space Studies.)

Esse aumento na temperatura não é igual a todo o aquecimento que veremos com base nas atuais concentrações de dióxido de carbono. O aquecimento da estufa não acontece imediatamente porque o oceano absorve o calor. Isso significa que a temperatura da Terra aumentará pelo menos outros 0,6 graus Celsius (1 grau Fahrenheit) por causa do dióxido de carbono já presente na atmosfera. O grau em que as temperaturas vão além disso depende em parte de quanto mais carbono os humanos liberarão na atmosfera no futuro.

Oceano

Cerca de 30% do dióxido de carbono que as pessoas colocaram na atmosfera se difundiu no oceano por meio da troca química direta. A dissolução do dióxido de carbono no oceano cria ácido carbônico, que aumenta a acidez da água. Ou melhor, um oceano ligeiramente alcalino se torna um pouco menos alcalino. Desde 1750, o pH da superfície do oceano caiu 0,1, uma mudança de 30% na acidez.

Algum do excesso de CO2 emitido pela atividade humana se dissolve no oceano, tornando-se ácido carbônico. O aumento do dióxido de carbono não está apenas levando a oceanos mais quentes, mas também a oceanos mais ácidos. (Fotografe e copie2010 Way Out West News.)

A acidificação dos oceanos afeta os organismos marinhos de duas maneiras. Primeiro, o ácido carbônico reage com os íons carbonato na água para formar bicarbonato. No entanto, esses mesmos íons de carbonato são o que os animais construtores de conchas, como o coral, precisam para criar conchas de carbonato de cálcio. Com menos carbonato disponível, os animais precisam gastar mais energia para construir suas conchas. Como resultado, as cascas acabam ficando mais finas e frágeis.

Em segundo lugar, quanto mais ácida a água, melhor ela dissolve o carbonato de cálcio. No longo prazo, essa reação permitirá que o oceano absorva o excesso de dióxido de carbono porque mais água ácida dissolverá mais rocha, liberará mais íons de carbonato e aumentará a capacidade do oceano de absorver dióxido de carbono. Nesse ínterim, porém, mais água ácida dissolverá as conchas carbonáticas dos organismos marinhos, tornando-as furadas e fracas.

Oceanos mais quentes & mdasha produto do efeito estufa & mdash pode também diminuir a abundância de fitoplâncton, que cresce melhor em águas frias e ricas em nutrientes. Isso poderia limitar a capacidade do oceano de retirar carbono da atmosfera por meio do ciclo rápido do carbono.

Por outro lado, o dióxido de carbono é essencial para o crescimento das plantas e do fitoplâncton. Um aumento no dióxido de carbono poderia aumentar o crescimento fertilizando aquelas poucas espécies de fitoplâncton e plantas oceânicas (como ervas marinhas) que tiram o dióxido de carbono diretamente da água. No entanto, a maioria das espécies não é ajudada pelo aumento da disponibilidade de dióxido de carbono.

As plantas terrestres absorvem aproximadamente 25% do dióxido de carbono que os humanos lançam na atmosfera. A quantidade de carbono que as plantas absorvem varia muito de ano para ano, mas em geral, as plantas mundiais aumentaram a quantidade de dióxido de carbono que absorvem desde 1960. Apenas parte desse aumento ocorreu como resultado direto das emissões de combustíveis fósseis.

Com mais dióxido de carbono atmosférico disponível para converter em matéria vegetal na fotossíntese, as plantas foram capazes de crescer mais. Esse aumento de crescimento é conhecido como fertilização com carbono. Os modelos prevêem que as plantas podem crescer de 12 a 76 por cento a mais se o dióxido de carbono atmosférico for dobrado, desde que nada mais, como a escassez de água, limite seu crescimento. No entanto, os cientistas não sabem quanto dióxido de carbono está aumentando o crescimento das plantas no mundo real, porque as plantas precisam de mais do que dióxido de carbono para crescer.

As plantas também precisam de água, luz solar e nutrientes, especialmente nitrogênio. Se uma planta não tiver uma dessas coisas, ela não crescerá, independentemente de quão abundantes sejam as outras necessidades. Há um limite para a quantidade de carbono que as plantas podem retirar da atmosfera, e esse limite varia de região para região. Até agora, parece que a fertilização com dióxido de carbono aumenta o crescimento da planta até que ela alcance um limite na quantidade de água ou nitrogênio disponível.

Algumas das mudanças na absorção de carbono são o resultado de decisões de uso da terra. A agricultura se tornou muito mais intensiva, então podemos cultivar mais alimentos em menos terra. Em latitudes altas e médias, as terras agrícolas abandonadas estão se transformando em floresta, e essas florestas armazenam muito mais carbono, tanto na madeira quanto no solo, do que as plantações. Em muitos lugares, evitamos que o carbono vegetal entre na atmosfera extinguindo incêndios florestais. Isso permite que o material lenhoso (que armazena carbono) se acumule. Todas essas decisões sobre o uso da terra estão ajudando as plantas a absorver o carbono liberado pelo homem no hemisfério norte.

Mudanças na cobertura da terra & mdashforests convertidas em campos e campos convertidos em florestas & mdash têm um efeito correspondente no ciclo do carbono. Em alguns países do hemisfério norte, muitas fazendas foram abandonadas no início do século 20 e a terra foi revertida para floresta. Como resultado, o carbono foi retirado da atmosfera e armazenado em árvores na terra. (Fotografia e cópia de 2007 Husein Kadribegic.)

Nos trópicos, no entanto, as florestas estão sendo removidas, muitas vezes por meio do fogo, e isso libera dióxido de carbono. Em 2008, o desmatamento foi responsável por cerca de 12 por cento de todas as emissões humanas de dióxido de carbono.

As maiores mudanças no ciclo do carbono da terra provavelmente ocorrerão por causa das mudanças climáticas. O dióxido de carbono aumenta as temperaturas, estendendo a estação de cultivo e aumentando a umidade. Ambos os fatores levaram a algum crescimento adicional da planta. No entanto, as temperaturas mais altas também estressam as plantas. Com uma estação de crescimento mais longa e mais quente, as plantas precisam de mais água para sobreviver. Os cientistas já estão vendo evidências de que as plantas no hemisfério norte diminuem seu crescimento no verão devido às altas temperaturas e à escassez de água.

Plantas secas e com escassez de água também são mais suscetíveis a fogo e insetos quando as estações de cultivo se tornam mais longas. No extremo norte, onde o aumento da temperatura tem maior impacto, as florestas já começaram a queimar mais, liberando carbono das plantas e do solo para a atmosfera. As florestas tropicais também podem ser extremamente suscetíveis à secagem. Com menos água, as árvores tropicais reduzem seu crescimento e absorvem menos carbono, ou morrem e liberam o carbono armazenado para a atmosfera.

O aquecimento causado pelo aumento dos gases do efeito estufa também pode & ldquobake & rdquo o solo, acelerando a taxa na qual o carbono escoa para fora em alguns lugares. Isso é especialmente preocupante no extremo norte, onde o solo congelado e mdashpermafrost & mdashis estão descongelando. O permafrost contém ricos depósitos de carbono de matéria vegetal que se acumulou por milhares de anos porque o frio retarda a decomposição. Quando o solo aquece, a matéria orgânica se decompõe e o carbono - na forma de metano e dióxido de carbono - se espalha para a atmosfera.

A pesquisa atual estima que o permafrost no hemisfério norte contém 1.672 bilhões de toneladas (petagramas) de carbono orgânico. Se apenas 10 por cento desse permafrost descongelasse, poderia liberar dióxido de carbono extra suficiente para a atmosfera para elevar as temperaturas em mais 0,7 graus Celsius (1,3 graus Fahrenheit) até 2100.


O que está no ar?

Em volume, o ar seco na atmosfera terrestre é cerca de 78,09% de nitrogênio, 20,95% de oxigênio e 0,93% de argônio.

Uma mistura de gases residuais responde pelos outros 0,03%, incluindo os gases de efeito estufa dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e ozônio. No entanto, embora esses gases de efeito estufa constituam apenas uma pequena porcentagem de nossa atmosfera, eles desempenham um papel importante na captura do calor radiante da Terra e no impedimento de sua fuga para o espaço, aquecendo assim nosso planeta e contribuindo para o efeito estufa da Terra.

O maior gás de efeito estufa em volume é, na verdade, aquele que a maioria das pessoas tende a ignorar: o vapor d'água, cuja concentração varia significativamente dependendo da temperatura. À medida que a temperatura da atmosfera aumenta, a quantidade de umidade na atmosfera também aumenta, aquecendo ainda mais nosso planeta em um ciclo vicioso.

Minúsculas partículas sólidas ou líquidas conhecidas como aerossóis, que são produzidas naturalmente e por atividades humanas, também estão presentes em quantidades variáveis, junto com poluentes industriais produzidos pelo homem e compostos de enxofre naturais e produzidos pelo homem.


Efeitos da mudança do ciclo do carbono

Todo esse carbono extra precisa ir para algum lugar. Até agora, as plantas terrestres e o oceano absorveram cerca de 55% do carbono extra que as pessoas colocaram na atmosfera, enquanto cerca de 45% permaneceram na atmosfera. Com o tempo, a terra e os oceanos absorverão a maior parte do dióxido de carbono extra, mas até 20% podem permanecer na atmosfera por muitos milhares de anos.

As mudanças no ciclo do carbono impactam cada reservatório. O excesso de carbono na atmosfera aquece o planeta e ajuda as plantas terrestres a crescerem mais. O excesso de carbono no oceano torna a água mais ácida, colocando a vida marinha em perigo.

Atmosfera

É significativo que tanto dióxido de carbono permaneça na atmosfera porque o CO2 é o gás mais importante para controlar a temperatura da Terra. Dióxido de carbono, metano e halocarbonos são gases de efeito estufa que absorvem uma ampla gama de energia, incluindo a energia infravermelha (calor) emitida pela Terra e então reemitida. A energia reemitida viaja em todas as direções, mas parte retorna à Terra, onde aquece a superfície. Sem os gases do efeito estufa, a Terra estaria congelada -18 graus Celsius (0 graus Fahrenheit). Com muitos gases do efeito estufa, a Terra seria como Vênus, onde a atmosfera do efeito estufa mantém as temperaturas em torno de 400 graus Celsius (750 Fahrenheit).

Concentrações crescentes de dióxido de carbono estão aquecendo a atmosfera. O aumento da temperatura resulta em taxas de evaporação mais altas e uma atmosfera mais úmida, o que leva a um ciclo vicioso de aquecimento adicional. (Fotografia e cópia de 2011 de Patrick Wilken.)

Como os cientistas sabem quais comprimentos de onda de energia cada gás de efeito estufa absorve e a concentração dos gases na atmosfera, eles podem calcular quanto cada gás contribui para o aquecimento do planeta. O dióxido de carbono causa cerca de 20 por cento do efeito estufa da Terra, o vapor d'água é responsável por cerca de 50 por cento e as nuvens por 25 por cento. O resto é causado por pequenas partículas (aerossóis) e gases de efeito estufa menores, como o metano.

As concentrações de vapor de água no ar são controladas pela temperatura da Terra. As temperaturas mais altas evaporam mais água dos oceanos, expandem as massas de ar e aumentam a umidade. O resfriamento faz com que o vapor d'água se condense e caia como chuva, granizo ou neve.

O dióxido de carbono, por outro lado, permanece um gás em uma faixa mais ampla de temperaturas atmosféricas do que a água. As moléculas de dióxido de carbono fornecem o aquecimento inicial com efeito de estufa necessário para manter as concentrações de vapor de água. Quando as concentrações de dióxido de carbono caem, a Terra esfria, parte do vapor d'água sai da atmosfera e o aquecimento global causado pelo vapor d'água diminui. Da mesma forma, quando as concentrações de dióxido de carbono aumentam, as temperaturas do ar aumentam e mais vapor de água evapora para a atmosfera - o que amplifica o aquecimento da estufa.

Portanto, embora o dióxido de carbono contribua menos para o efeito estufa geral do que o vapor de água, os cientistas descobriram que o dióxido de carbono é o gás que define a temperatura. O dióxido de carbono controla a quantidade de vapor d'água na atmosfera e, portanto, o tamanho do efeito estufa.

O aumento das concentrações de dióxido de carbono já está causando o aquecimento do planeta. Ao mesmo tempo em que os gases do efeito estufa estão aumentando, as temperaturas globais médias aumentaram 0,8 graus Celsius (1,4 graus Fahrenheit) desde 1880.

Com o ciclo sazonal removido, a concentração de dióxido de carbono atmosférico medida no vulcão Mauna Loa, no Havaí, mostra um aumento constante desde 1957. Ao mesmo tempo, as temperaturas médias globais estão aumentando como resultado do calor retido pelo CO adicional2 e aumento da concentração de vapor de água. (Gráficos de Robert Simmon, usando CO2 dados do NOAA Earth System Research Laboratory e dados de temperatura do Goddard Institute for Space Studies.)

Esse aumento na temperatura não é igual a todo o aquecimento que veremos com base nas atuais concentrações de dióxido de carbono. O aquecimento da estufa não acontece imediatamente porque o oceano absorve o calor. Isso significa que a temperatura da Terra aumentará pelo menos outros 0,6 graus Celsius (1 grau Fahrenheit) por causa do dióxido de carbono já presente na atmosfera. O grau em que as temperaturas vão além disso depende em parte de quanto mais carbono os humanos liberarão na atmosfera no futuro.

Oceano

Cerca de 30% do dióxido de carbono que as pessoas colocaram na atmosfera se difundiu no oceano por meio da troca química direta. A dissolução do dióxido de carbono no oceano cria ácido carbônico, que aumenta a acidez da água. Ou melhor, um oceano ligeiramente alcalino se torna um pouco menos alcalino. Desde 1750, o pH da superfície do oceano caiu 0,1, uma mudança de 30% na acidez.

Algum do excesso de CO2 emitido pela atividade humana se dissolve no oceano, tornando-se ácido carbônico. O aumento do dióxido de carbono não está apenas levando a oceanos mais quentes, mas também a oceanos mais ácidos. (Fotografe e copie2010 Way Out West News.)

A acidificação dos oceanos afeta os organismos marinhos de duas maneiras. Primeiro, o ácido carbônico reage com os íons carbonato na água para formar bicarbonato. No entanto, esses mesmos íons de carbonato são o que os animais construtores de conchas, como o coral, precisam para criar conchas de carbonato de cálcio. Com menos carbonato disponível, os animais precisam gastar mais energia para construir suas conchas. Como resultado, as cascas acabam ficando mais finas e frágeis.

Em segundo lugar, quanto mais ácida a água, melhor ela dissolve o carbonato de cálcio. No longo prazo, essa reação permitirá que o oceano absorva o excesso de dióxido de carbono porque mais água ácida dissolverá mais rocha, liberará mais íons de carbonato e aumentará a capacidade do oceano de absorver dióxido de carbono. Nesse ínterim, porém, mais água ácida dissolverá as conchas carbonáticas dos organismos marinhos, tornando-as furadas e fracas.

Oceanos mais quentes & mdasha produto do efeito estufa & mdash pode também diminuir a abundância de fitoplâncton, que cresce melhor em águas frias e ricas em nutrientes. Isso poderia limitar a capacidade do oceano de retirar carbono da atmosfera por meio do ciclo rápido do carbono.

Por outro lado, o dióxido de carbono é essencial para o crescimento das plantas e do fitoplâncton. Um aumento no dióxido de carbono poderia aumentar o crescimento fertilizando aquelas poucas espécies de fitoplâncton e plantas oceânicas (como ervas marinhas) que tiram o dióxido de carbono diretamente da água. No entanto, a maioria das espécies não é ajudada pelo aumento da disponibilidade de dióxido de carbono.

As plantas terrestres absorvem aproximadamente 25% do dióxido de carbono que os humanos lançam na atmosfera. A quantidade de carbono que as plantas absorvem varia muito de ano para ano, mas em geral, as plantas mundiais aumentaram a quantidade de dióxido de carbono que absorvem desde 1960. Apenas parte desse aumento ocorreu como resultado direto das emissões de combustíveis fósseis.

Com mais dióxido de carbono atmosférico disponível para converter em matéria vegetal na fotossíntese, as plantas foram capazes de crescer mais. Esse aumento de crescimento é conhecido como fertilização com carbono. Os modelos prevêem que as plantas podem crescer de 12 a 76 por cento a mais se o dióxido de carbono atmosférico for dobrado, desde que nada mais, como a escassez de água, limite seu crescimento. No entanto, os cientistas não sabem quanto dióxido de carbono está aumentando o crescimento das plantas no mundo real, porque as plantas precisam de mais do que dióxido de carbono para crescer.

As plantas também precisam de água, luz solar e nutrientes, especialmente nitrogênio. Se uma planta não tiver uma dessas coisas, ela não crescerá, independentemente de quão abundantes sejam as outras necessidades. Há um limite para a quantidade de carbono que as plantas podem retirar da atmosfera, e esse limite varia de região para região. Até agora, parece que a fertilização com dióxido de carbono aumenta o crescimento da planta até que ela alcance um limite na quantidade de água ou nitrogênio disponível.

Algumas das mudanças na absorção de carbono são o resultado de decisões de uso da terra. A agricultura se tornou muito mais intensiva, então podemos cultivar mais alimentos em menos terra. Em latitudes altas e médias, as terras agrícolas abandonadas estão se transformando em floresta, e essas florestas armazenam muito mais carbono, tanto na madeira quanto no solo, do que as plantações. Em muitos lugares, evitamos que o carbono vegetal entre na atmosfera extinguindo incêndios florestais. Isso permite que o material lenhoso (que armazena carbono) se acumule. Todas essas decisões sobre o uso da terra estão ajudando as plantas a absorver o carbono liberado pelo homem no hemisfério norte.

Mudanças na cobertura da terra & mdashforests convertidas em campos e campos convertidos em florestas & mdash têm um efeito correspondente no ciclo do carbono. Em alguns países do hemisfério norte, muitas fazendas foram abandonadas no início do século 20 e a terra foi revertida para floresta. Como resultado, o carbono foi retirado da atmosfera e armazenado em árvores na terra. (Fotografia e cópia de 2007 Husein Kadribegic.)

Nos trópicos, no entanto, as florestas estão sendo removidas, muitas vezes por meio do fogo, e isso libera dióxido de carbono. Em 2008, o desmatamento foi responsável por cerca de 12 por cento de todas as emissões humanas de dióxido de carbono.

As maiores mudanças no ciclo do carbono da terra provavelmente ocorrerão por causa das mudanças climáticas. O dióxido de carbono aumenta as temperaturas, estendendo a estação de cultivo e aumentando a umidade. Ambos os fatores levaram a algum crescimento adicional da planta. No entanto, as temperaturas mais altas também estressam as plantas. Com uma estação de crescimento mais longa e mais quente, as plantas precisam de mais água para sobreviver. Os cientistas já estão vendo evidências de que as plantas no hemisfério norte diminuem seu crescimento no verão devido às altas temperaturas e à escassez de água.

Plantas secas e com escassez de água também são mais suscetíveis a fogo e insetos quando as estações de cultivo se tornam mais longas. No extremo norte, onde o aumento da temperatura tem maior impacto, as florestas já começaram a queimar mais, liberando carbono das plantas e do solo para a atmosfera. As florestas tropicais também podem ser extremamente suscetíveis à secagem. Com menos água, as árvores tropicais reduzem seu crescimento e absorvem menos carbono, ou morrem e liberam o carbono armazenado para a atmosfera.

O aquecimento causado pelo aumento dos gases do efeito estufa também pode & ldquobake & rdquo o solo, acelerando a taxa na qual o carbono escoa para fora em alguns lugares. Isso é especialmente preocupante no extremo norte, onde o solo congelado e mdashpermafrost & mdashis estão descongelando. O permafrost contém ricos depósitos de carbono de matéria vegetal que se acumulou por milhares de anos porque o frio retarda a decomposição. Quando o solo aquece, a matéria orgânica se decompõe e o carbono - na forma de metano e dióxido de carbono - se espalha para a atmosfera.

A pesquisa atual estima que o permafrost no hemisfério norte contém 1.672 bilhões de toneladas (petagramas) de carbono orgânico. Se apenas 10 por cento desse permafrost descongelasse, poderia liberar dióxido de carbono extra suficiente para a atmosfera para elevar as temperaturas em mais 0,7 graus Celsius (1,3 graus Fahrenheit) até 2100.


Perigo moral

Além de conversas sobre “como” alguém pode capturar carbono, há também um debate real sobre quanto carbono “deveríamos” tentar capturar. Não se trata de ceticismo sobre as mudanças climáticas, mas dos incentivos que usamos para estruturar a economia.

Imagine que todos os governos do mundo decidiram não implementar nenhuma mudança para lidar com o aquecimento global, a não ser construir a captura de carbono das usinas da atmosfera. Para manter o aquecimento abaixo de 1,5 ° C, o IPCC disse que precisamos reduzir as emissões globais de CO2 de 36,6 bilhões de toneladas de CO2 por ano em 2018 para 15 bilhões de toneladas de CO2 por ano até 2030. Para conseguir isso, precisaríamos construir pelo menos 20.000 usinas de captura de carbono, custando trilhões de dólares. Além disso, precisaríamos construir centenas de fábricas adicionais por ano para acompanhar o crescimento das emissões de CO2 em todo o mundo. Simplesmente não é uma estratégia sustentável para implementar em uma escala tão grande.

A menos que haja avanços surpreendentes na tecnologia, parece improvável que a captura de carbono por si só seja suficiente para deter o aquecimento global. Essa estratégia precisará acontecer junto com a redução das emissões de carbono. Alguns temem que a atenção e os recursos usados ​​na captura de carbono levem a um subinvestimento na descarbonização de nossa economia.

Tudo isso pode parecer hipotético, mas vale a pena mencionar que alguns dos patrocinadores mais ativos da pesquisa de captura de carbono são empresas de petróleo como a Chevron e a BP. Alguns ativistas estão preocupados que essas empresas estejam usando a captura de carbono para atrasar a transição dos combustíveis fósseis ou que o big oil esteja tentando lucrar limpando sua própria bagunça. Alternativamente, isso pode ser visto como um esforço de boa fé para corrigir seus erros e encontrar um novo modelo de negócios que seja mais sustentável. Existem questões mais amplas sobre como as empresas de combustíveis fósseis se encaixam na economia futura, o que é complicado por razões inteiramente legítimas.

De uma forma ou de outra, precisaremos utilizar iniciativas de captura de carbono para evitar um aquecimento substancial. Esperançosamente, a regulamentação e a política irão incentivar a combinação certa de reduções de emissões e compensações de CO2, permitindo que o setor de captura de carbono desempenhe um papel importante na economia em breve.

Este artigo foi publicado originalmente em Ecossolver.


É hora de uma implantação de emergência de máquinas que comem carbono?

Para revisar este artigo, visite Meu perfil e, em seguida, Exibir histórias salvas.

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A emergência climática exige que reduzamos as emissões de forma dramática e rápida. Não há substituto para isso, ponto final. Mas também exige uma revolução tecnológica para reverter anos de emissões fora de controle: O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas da ONU observa que, se quisermos cumprir a meta mais otimista do acordo climático de Paris de limitar o aquecimento a 1,5 graus Celsius acima dos níveis pré-industriais, nós tenho para implantar algum tipo de tecnologias de emissões negativas.

Uma técnica promissora é conhecida como captura direta de ar (DAC), máquinas que limpam a atmosfera de CO2. Já existem versões anteriores dessas instalações: uma empresa chamada Carbon Engineering vem desenvolvendo a tecnologia há mais de uma década. As instalações do DAC usam ventiladores gigantes para sugar o ar, que então passa por superfícies de plástico especiais, onde reage com uma solução química que se liga ao CO2. O ar sai da instalação sem o carbono.

Mas como seria a implantação em larga escala do DAC? Em um artigo recente na revista Nature Communications, uma equipe de pesquisadores analisou os números, argumentando que é viável para a humanidade embarcar em uma implantação em tempo de guerra de uma rede global de máquinas que sequestram carbono. “Achamos que há uma espécie de escassez de conversa em geral, mas também na literatura acadêmica, sobre respostas de emergência à crise climática”, diz Ryan Hanna, pesquisador de sistemas de energia da UC San Diego e principal autor do artigo.

Normalmente, os cientistas do clima executam modelos grandes e complicados sobre as formas economicamente mais ideais de descarbonizar. “Isso prevê essa transição muito tecnocrática, bem cuidada e altamente granular”, diz Hanna, “que realmente não reflete a maneira como as transições realmente ocorrem na realidade”. Então, Hanna e seus colegas esboçaram uma visão alternativa: Imagine o que aconteceria se a humanidade investisse no DAC como se investisse em outra guerra mundial.

Os pesquisadores dividiram sua modelagem em três partes. O primeiro era uma estimativa de quanto os governos precisariam pagar pelas usinas DAC. Isso incluiria a apropriação de fundos em nível de crise para pagar empresas privadas para construir as instalações e para pagar as empresas pelo armazenamento do carbono que estariam capturando. A segunda parte da modelagem examinou a rapidez com que a implantação da planta poderia escalar usando fontes de energia já existentes, como a energia hidrelétrica. (Você não gostaria de usar combustíveis fósseis para operá-los, obviamente.) E a última parte era um modelo climático, representando todo o sistema terrestre, incluindo os oceanos e a atmosfera. Isso mostrou como as temperaturas globais mudariam se uma implantação em massa de instalações DAC diminuísse a quantidade de CO2 rondando na atmosfera.

O Guia WIRED para Mudanças Climáticas

Os pesquisadores descobriram que, com um investimento anual entre 1 e 2 por cento do produto interno bruto global, a humanidade poderia expandir uma rede DAC para remover cerca de 2,3 gigatoneladas de CO2 anualmente até o ano de 2050. (Para uma perspectiva, as emissões globais totais estão atualmente em torno de 40 gigatoneladas por ano.)

Isso é cerca de 400 vezes a quantidade de CO2 a humanidade atualmente sequestra, então estamos falando sobre um aumento massivo. Ainda assim, “em relação ao que os modelos de avaliação integrados nos dizem que devemos fazer até 2050, é realmente muito pequeno”, diz Hanna. Precisamos remover algo como 5 a 9 gigatoneladas de CO2 por ano até 2050 para cumprir a meta de 1,5 grau C do acordo de Paris. “O que isso nos diz é que precisamos mais do que apenas um meio de emissões negativas”, acrescenta Hanna. Por exemplo, também poderíamos fortalecer os pântanos e plantar árvores para naturalmente sequestrar carbono.

As próprias instalações de DAC precisarão ser escalonadas o mais rápido possível. Para ser capaz de remover meros 2 a 2,5 gigatoneladas de carbono por ano até 2050 - uma fração da quantidade que nos ajudará a atingir as metas de Paris - precisaríamos de cerca de 800. Mas para realmente fazer uma redução no CO disparado2 níveis, precisamos criá-los muito mais rápido. Estamos falando de 4.000 a 9.000 plantas até o ano 2075, e além de 10.000 até o final do século, ponto em que poderíamos teoricamente estar sequestrando até 27 gigatoneladas de carbono por ano. “Isso mostra, na verdade, que você tem uma escala muito longa, lenta e gradual à medida que o setor cresce até 2050”, diz Hanna. “Então, uma vez que cresce para um tamanho enorme, então é realmente fácil adicionar muitas fábricas rapidamente, porque você tem essa enorme base industrial para a indústria.”

Mas há algumas advertências importantes a serem consideradas, porque Hanna e seus colegas estão modelando uma tecnologia nascente repleta de desconhecidos. Por exemplo, eles têm que fazer suposições informadas sobre quanta energia as futuras usinas podem usar, o que determina seus custos de operação. “A outra grande incógnita”, diz Hanna, “é como o desempenho do sistema poderia realmente melhorar e como os custos dos sistemas diminuiriam com o tempo, dada a experiência das empresas com a construção da tecnologia”.

Além disso, a política global pode bagunçar a implantação do DAC: se todos os humanos compartilham a mesma atmosfera, por que um país pagaria para pesquisar e implantar a tecnologia se seu vizinho não paga um centavo? “É bom abordar as coisas sobre as mudanças climáticas como se fossem apenas problemas tecnológicos - se conseguirmos o custo certo, se conseguirmos a tecnologia certa”, diz o cientista ambiental Brian Snyder da Louisiana State University, que não esteve envolvido no este novo trabalho. “Mas eles são inerentemente político problemas e temos que resolvê-los simultaneamente. ” (Em seu artigo, Hanna e seus colegas pedem a ajuda de cientistas políticos para estudar os desafios da cooperação internacional aqui.)

Mais uma pergunta pendente: o que você faz com esse carbono depois de capturá-lo? Uma opção é bombeá-lo para o subsolo, lacrando-o para sempre. Economicamente, isso é um pouco complicado, porque você está gastando dinheiro para administrar suas instalações, mas depois jogando fora seu produto em vez de vendê-lo. Isso significa que o DAC exigirá subsídios do governo para ser economicamente viável. Uma nação poderia atribuir um valor inerente à captura de carbono e redução da mudança climática e dedicar parte de seu próprio financiamento para assumir uma perda financeira - pelo menos no curto prazo - por um bem ambiental.

Os pesquisadores também estão trabalhando para transformar o carbono capturado em novos combustíveis, o que poderia tornar lucrativo o investimento inicial do governo no DAC. Isso parece, bem, contraproducente, uma vez que estaríamos queimando o combustível e colocando o carbono de volta na atmosfera. Mas a ideia é usar esse combustível para tornar as indústrias de carbono difíceis de descarbonizar.neutro. Aviões comerciais e navios de carga, por exemplo, são muito grandes para funcionar com as tecnologias solares atuais. Torná-los essencialmente requeima o combustível que está em sua segunda vida significa que há menos demanda por combustíveis fósseis retirados do solo.

Se essas indústrias queimarem combustíveis feitos de CO capturado2, eles ainda poluirão, mas pelo menos estarão poluindo com o carbono que estava anteriormente na atmosfera. “O papel real e efetivo das emissões negativas é para essa longa cauda de setores difíceis de descarbonizar”, diz Zeke Hausfather, cientista do clima e diretor de clima e energia do Breakthrough Institute, que defende a ação climática. (Ele não estava envolvido nesta nova pesquisa.) “Aviação, agricultura - coisas em que ainda estaremos emitindo carbono até a década de 2050, e talvez depois disso.”


O ingrediente inesperado necessário para a vida

De micróbios a marsupiais, a vida é abundante na Terra. Mas mesmo que você despojasse o planeta de todos os seus habitantes, a Terra ainda "viveria".

Seu núcleo derretido se agita, gerando um campo magnético que envolve o planeta. Vulcões em erupção expelem gases e pavimentam novas terras com lava fresca. A superfície da Terra é um quebra-cabeça de placas rochosas do tamanho de continentes que se empurram, se esfregam e se chocam entre si e processos poderosos que constroem montanhas e remodelam paisagens.

A Terra não é apenas um recipiente para a vida - o próprio planeta está vivo. Mas seu metabolismo geológico & ndash e especialmente o dinamismo de suas placas tectônicas & ndash também é responsável por torná-lo um mundo habitável. Se o planeta fosse uma rocha espacial fria, morta e inerte, a vida como a conhecemos provavelmente não poderia existir. Pelo menos na Terra de hoje, geologia e biologia andam de mãos dadas.

De todos os planetas, a Terra é o único conhecido por ter placas tectônicas. É também o único conhecido por abrigar vida. Mas se isso significa que as placas tectônicas são necessárias para a vida, ninguém sabe ao certo.

Os astrônomos descobriram milhares de planetas além do Sistema Solar, alguns dos quais podem ser habitáveis. E as placas tectônicas podem aumentar a probabilidade de vida - especialmente para organismos mais complexos. Se os alienígenas de fato existem, então eles também podem viver em um planeta ativo, repleto de atividades geológicas que mudam o solo, assim como na Terra.

Mas, como as espaçonaves que exploram o Sistema Solar descobriram, a Terra não é única quando se trata de atividade geológica. Embora nem a lua nem Marte tenham placas tectônicas, ambos os mundos experimentam "terremotos" e "marsquakes".

Algumas das luas de Júpiter têm vulcões e gêiseres ativos. Mercúrio tem um campo magnético, sugerindo que pelo menos parte de seu núcleo está derretido. Até mesmo Plutão & ndash que já foi considerado um mundo de gelo relativamente adormecido & ndash acabou por ser cheio de altas montanhas de gelo e geleiras, uma paisagem mais dinâmica do que os cientistas esperavam.

A subdução pode cavar fossas oceânicas profundas ou induzir erupções vulcânicas

Ainda assim, a atividade geológica por si só não é o mesmo que placas tectônicas. A Terra é o único planeta do Sistema Solar com uma crosta externa dividida em várias placas, como uma casca de ovo rachada. Essas placas tectônicas rígidas, estendendo-se por algumas centenas de quilômetros no máximo, flutuam no manto mais maleável abaixo.

Outros mundos do Sistema Solar têm superfícies antigas que são marcadas por crateras com milhões ou até bilhões de anos. Mas na Terra, as placas tectônicas mudam e deslizam, renovando constantemente a superfície. Nas dorsais meso-oceânicas, o magma ascendente forma uma nova crosta à medida que separa duas placas.

Quando duas placas pressionam uma na outra, uma pode ser absorvida por baixo. Este processo de subducção pode cavar fossas oceânicas profundas ou induzir erupções vulcânicas. Às vezes, como no Himalaia, as placas continentais se chocam e, sem ter para onde ir, a não ser para cima, elas constroem montanhas.

Tudo isso é essencial para a vida na Terra.

Esses processos transportam carbono para dentro e para fora do interior da Terra e, ao fazer isso, regulam a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera. O dióxido de carbono é um gás de efeito estufa: muito dele, e a atmosfera retém muito calor.

"A temperatura da superfície aumenta e a Terra eventualmente se torna um planeta como Vênus", diz Jun Korenaga, geofísico da Universidade de Yale, nos Estados Unidos. Muito pouco e todo o calor escaparia, deixando a Terra inóspitavelmente fria.

As placas tectônicas ajudam a manter o vulcanismo ativo por um longo tempo

O ciclo do carbono, portanto, atua como um termostato global, regulando-se quando necessário (embora não leve em consideração o excesso de dióxido de carbono que está impulsionando as mudanças climáticas causadas pelo homem). Um clima mais quente também resulta em mais chuva, o que ajuda a extrair mais dióxido de carbono da atmosfera.

O gás é dissolvido em gotas de chuva, que caem nas rochas expostas. As reações químicas entre a água da chuva e a rocha liberam carbono e minerais como o cálcio da rocha. A água então flui através de rios e riachos, eventualmente alcançando o oceano, onde o carbono forma rochas carbonáticas e objetos orgânicos como conchas.

O carbonato se estabelece no fundo do oceano, em uma placa tectônica que é subduzida, levando o carbono para o interior da Terra. Os vulcões então expelem o carbono de volta à atmosfera na forma de dióxido de carbono.

Depois de centenas de milhões de anos, o ciclo finalmente está completo.

A tectônica de placas desempenha um papel em todos os aspectos deste ciclo. A subducção não apenas devolve o carbono ao manto da Terra, mas a atividade tectônica traz novas rochas à superfície. Essa rocha exposta é crucial para as reações químicas que liberam minerais. Montanhas, formadas a partir de placas tectônicas, canalizam o ar para cima, onde ele resfria, condensa e forma gotas de chuva e ndash que ajudam a extrair carbono da atmosfera.

As placas tectônicas podem ter criado diversos ambientes que desencadearam a evolução

Depois, existem os vulcões. "A tectônica de placas ajuda a manter o vulcanismo ativo por um longo tempo", disse Brad Foley, geofísico da Penn State University, nos Estados Unidos. "Se não tivéssemos o vulcanismo enviando dióxido de carbono para a atmosfera, o planeta poderia ficar muito frio. Ele congelaria."

Manter um clima quente é a chave para um planeta habitável. Mas as placas tectônicas também contribuem com outras coisas. Por exemplo, a pesquisa sugeriu que os processos de erosão e intemperismo removem elementos como cobre, zinco e fósforo da rocha e os carregam para o mar.

Esses elementos são nutrientes importantes para organismos como o plâncton. No passado, eles poderiam ter sido responsáveis ​​por explosões na biodiversidade, como a explosão do Cambriano 540 milhões de anos atrás. As evidências também sugerem que os períodos com pouca erosão & ndash e, portanto, menos nutrientes disponíveis no oceano & ndash coincidiram com eventos de extinção em massa.

Ao mover continentes, as placas tectônicas também poderiam ter criado diversos ambientes que desencadearam a evolução. Ao longo de milhões de anos, os continentes vagueiam pela superfície da Terra, indo de uma zona climática para outra. Sem as placas tectônicas, a Terra não teria sua geografia diversa, que fornece uma ampla gama de habitats.

O motor que gera o campo magnético é um núcleo de ferro fundido e agitado

As placas tectônicas também são responsáveis ​​por fontes hidrotermais no fundo do oceano. Perto do limite de uma placa, a água do mar pode infiltrar-se em rachaduras, onde o magma a aquece a centenas de graus, ejetando a água quente de volta ao oceano. As fontes hidrotermais, descobertas no final dos anos 1970, abrigam diversos ecossistemas, e alguns cientistas sugeriram que fontes semelhantes deram origem à primeira vida na Terra.

Os movimentos constantes das placas podem até desempenhar um papel no campo magnético da Terra. O campo pode ter agido como um escudo que evitou que o vento solar destruísse a atmosfera - outro possível requisito para a vida. O motor que gera o campo magnético é um núcleo de ferro fundido e agitado. Esses movimentos turbulentos são devidos a um processo chamado convecção, no qual o líquido mais quente sobe enquanto o líquido mais frio afunda. Se a convecção ocorre ou não no núcleo da Terra & ndash e, portanto, se ela cria um campo magnético & ndash depende da taxa de resfriamento do planeta.

"Se você tem placas tectônicas, isso tende a resfriar o interior mais rápido do que se você não tivesse", diz Peter Driscoll, geofísico do Carnegie Institution of Washington. Uma taxa de resfriamento mais rápida permite a convecção e, por sua vez, um campo magnético. Marte e Vênus, por exemplo, não têm placas tectônicas. Nem têm núcleos líquidos, campos magnéticos ou vida & ndash que conhecemos, de qualquer maneira.

Mas, embora as placas tectônicas sejam importantes para a vida na Terra hoje, o que dizer da vida extraterrestre?

Os astrônomos estimam que cerca de cem bilhões de planetas povoam a galáxia. Isso inclui muitos outros do tamanho da Terra dentro da chamada zona habitável de sua estrela, a região onde não é muito quente nem muito frio para que água líquida potencialmente exista na superfície. Eles até encontraram tal planeta em torno de Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sistema Solar.

Estar na zona habitável e ter água líquida são os fatores mais importantes para a existência de vida em um planeta. Mas depois disso, as placas tectônicas, entre outras características, entram em cena.

Ele pode escorrer lentamente para baixo como melaço, liberando carbono profundamente no interior

"A tectônica de placas é extremamente útil para a vida", diz Norm Sleep, geofísico da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos. Se um planeta tivesse placas tectônicas, diz ele, "a habitabilidade seria muito melhorada."

Claro, qualquer discussão sobre habitabilidade em outros planetas é inerentemente especulativa. Existe apenas um exemplo conhecido de mundo habitável, que é a Terra.

"A tectônica de placas é crítica para a vida que conhecemos e amamos como humanos", disse Lindy Elkins-Tanton, cientista planetária da Arizona State University, nos Estados Unidos. Mas "não é necessariamente necessário para a vida em um sentido mais amplo".

Na Terra, por exemplo, o papel mais importante das placas tectônicas é regular o ciclo do carbono. Mas em outro planeta, as placas tectônicas podem não ser necessárias para manter esse ciclo.

Alguns vulcões, como os que compõem as ilhas havaianas, não requerem atividade tectônica.

“Com esse vulcanismo, ainda há uma maneira de adicionar dióxido de carbono à atmosfera”, diz Foley. "Esse vulcanismo também está criando rocha fresca que pode sofrer intemperismo, então você tem a capacidade de realizar as duas partes do ciclo do carbono."

Ainda assim, é complicado devolver esse carbono ao interior do planeta sem subducção. Um planeta sem placas tectônicas, chamado de planeta de tampa estagnada, é envolto em uma crosta rígida que se fecha em carbono. No entanto, as camadas mais profundas da crosta são mais quentes e mais macias. Também é mais denso que o manto, por isso, se for macio o suficiente, pode gotejar lentamente para baixo como melaço, deixando cair o carbono profundamente no interior, onde pode ser expelido novamente pelos vulcões.

Você tem que considerar qualquer previsão da Terra primitiva com um grão de sal

Mas mesmo que algum tipo de ciclo do carbono seja possível, ele pode não durar tanto e o planeta terá uma janela mais curta para habitabilidade. Sem as placas tectônicas, diz Foley, o vulcanismo pode morrer mais cedo.

Alguns pesquisadores dizem que, mesmo na Terra, a vida pode não ter precisado de placas tectônicas. Em 2016, Craig O'Neill, um cientista planetário da Macquarie University em Sydney, desenvolveu modelos de computador que sugerem que a Terra não tinha placas tectônicas no passado distante - mesmo quando a vida apareceu pela primeira vez há 4,1 bilhões de anos. Se a vida surgiu na Terra sem placas tectônicas, isso implicaria que a atividade tectônica não é necessária para a vida.

Mas essa conclusão é prematura, dizem outros pesquisadores. "Você tem que considerar qualquer previsão da Terra primitiva com um grão de sal", diz Foley. Diferentes suposições com o modelo podem fornecer respostas completamente diferentes.

No final, os pesquisadores concordam que as placas tectônicas podem ajudar a criar vida. Mas ninguém pode dizer com certeza se é necessário. "Não entendemos o suficiente sobre placas tectônicas para entender se é crítica para a habitabilidade", diz Elkins-Tanton. Os cientistas não desenvolveram a teoria até a segunda metade do século 20, e eles não a entendem completamente na Terra, muito menos em outros planetas.

Mal conseguimos detectá-lo em nosso planeta, e estamos bem nele

Um fator complicador na Terra é a relação íntima entre as placas tectônicas e a vida. "Esses ciclos geológicos estão tornando a Terra mais habitável", diz Sleep, mas a biologia também é importante. "A vida teve quatro bilhões de anos para desenvolver características que se adaptassem para poder viver em um planeta com placas tectônicas." Talvez a vida na Terra tenha passado a depender da tectônica de placas simplesmente porque a evolução a conduziu dessa forma.

Mesmo se as placas tectônicas fossem necessárias para a vida, os astrônomos provavelmente não seriam capazes de dizer se um planeta tem placas tectônicas em primeiro lugar. Os planetas fora do Sistema Solar estão distantes e mesmo os melhores telescópios podem apenas descobrir a composição química da atmosfera planetária, o que já é um feito notável. Mas, com exceção das viagens interestelares, é virtualmente impossível medir as placas tectônicas em outro planeta.

"Mal conseguimos detectá-lo em nosso planeta e estamos bem nele", diz Elkins-Tanton.

A tectônica de placas é apenas um dos muitos fatores que podem influenciar a habitabilidade. Os cientistas podem não determinar a fórmula para a vida até que realmente descubram o ET. Por enquanto, a Terra continuará sendo o único mundo verdadeiramente vivo.


Dióxido de carbono

Dióxido de carbono (CO2) é um importante gás que retém o calor (efeito estufa), que é liberado por meio de atividades humanas, como desmatamento e queima de combustíveis fósseis, bem como por processos naturais, como respiração e erupções vulcânicas. O primeiro gráfico mostra o CO atmosférico2 níveis medidos no Observatório Mauna Loa, Havaí, nos últimos anos, com o ciclo sazonal médio removido. O segundo gráfico mostra CO2 níveis durante os últimos três ciclos glaciais, conforme reconstruído a partir de núcleos de gelo.

Nos últimos 171 anos, as atividades humanas aumentaram as concentrações atmosféricas de CO2 por 48% acima dos níveis pré-industriais encontrados em 1850. Isso é mais do que o que aconteceu naturalmente em um período de 20.000 anos (do Último Máximo Glacial até 1850, de 185 ppm a 280 ppm).

A série temporal abaixo mostra a distribuição global e a variação da concentração de dióxido de carbono na troposfera média em partes por milhão (ppm). A cor geral do mapa muda para o vermelho com o avanço do tempo devido ao aumento anual de CO2.


Respiração

A respiração é o processo durante o qual os alimentos orgânicos, principalmente a glicose que está presente na célula, se decompõem em substâncias mais simples e liberam dióxido de carbono e energia. A energia liberada durante a respiração é energia química. Existem dois tipos de respiração - respiração aeróbica e anaeróbica.

Respiração aeróbica

Aeróbico significa & lsquowith air & rsquo. Esse tipo de respiração requer oxigênio, por isso é chamado de respiração aeróbica. Durante a respiração aeróbica, ocorre a oxidação completa dos carboidratos. A glicose é decomposta pelo oxigênio para liberar energia, enquanto o dióxido de carbono e a água são os subprodutos da reação. A energia liberada é usada para fazer uma molécula de energia especial chamada trifosfato de adenosina (ATP). O ATP é onde a energia é armazenada para uso posterior pelo corpo. Aerobic respiration occurs in plants as well as animals and takes place in the mitochondria.

The word equation for aerobic respiration is:

Respiração anaeróbica

Anaerobic means without air. Sometimes there is not enough oxygen around for animals and plants to respire, but they still need energy to survive, so they carry out respiration in the absence of oxygen to produce the energy they require. As the respiration takes place in the absence of oxygen, incomplete oxidation of food occurs and much less energy is released. However, carbon dioxide is still produced. This is called anaerobic respiration and the process occurs in the cytoplasm.


Assista o vídeo: PARTE DO GÁS CARBÔNICO DA ATMOSFERA É ABSORVIDA PELA ÁGUA DO ... POLUIÇÃO E IMPACTOS AMBIENTAIS (Dezembro 2022).