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UNIDADE 1

VIDA NA TERRA: COMO TUDO COMEÇOU

Em fontes termais como a da imagem desta abertura, a temperatura da água é elevada e pode chegar aos 90 graus Celsius $90 graus Celsius$ . Alguns organismos, chamados extremófilos, que vivem no planeta Terra, são capazes de sobreviver em ambientes com condições que seriam consideradas extremas para a maioria dos outros seres vivos terrestres.

O estudo dos organismos extremófilos tem auxiliado os cientistas a compreender a origem da vida na Terra, já que, há bilhões de anos, esse planeta era um local inóspito para grande parte das formas de vida que conhecemos hoje.

Além disso, aprender mais sobre os extremófilos pode proporcionar a descoberta de aplicações importantes para a ciência e para a humanidade. Um exemplo são as pesquisas desenvolvidas com a bactéria extremófila Thermus aquaticus, encontrada nas águas termais do parque Yellowstone, nos Estados Unidos. O estudo dessa espécie possibilitou o aperfeiçoamento da técnica da reação em cadeia da polimerase (PCR). O uso de tal técnica tem favorecido, por exemplo, o diagnóstico da covid-19, auxiliando no enfrentamento da pandemia dessa doença.

a ) Em sua opinião, quais condições são necessárias à vida na Terra como a conhecemos?

b ) Quais características você acha que a Terra tinha há cerca de 3,5 bilhões de anos, quando teriam surgido as primeiras formas de vida?

c ) Como você acha que eram os primeiros seres vivos a habitarem a Terra?

d ) Além do que foi citado no texto, em sua opinião, qual é a importância da ciência para a humanidade? Converse com um colega sobre esse assunto.

Respostas nas Orientações para o professor.

Nesta unidade, vamos estudar...

métodos científicos;
origem e desenvolvimento da Terra;
condições para a vida na Terra;
principais teorias da origem da vida na Terra;
vida em outros astros do Universo.

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Fotografia deuma fonte termal com formato circular. Dela saem vapor de água, e no entorno há solo plano e rochoso. Ao fundo e a frente há árvores e acima, o céu com nuvens. — Fonte termal no Parque Nacional de Yellowstone, nos Estados Unidos, em 2023.

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CAPÍTULO1

A produção do conhecimento científico

A Ciência e a Biologia

O ser humano sempre buscou explicações sobre os fenômenos ao seu redor e sobre a existência e a diversidade de vida na Terra. No passado, muitas dessas explicações baseavam-se em crenças sobrenaturais. Porém, com o desenvolvimento da ciência, os estudiosos passaram a buscar explicações racionais para os fenômenos da natureza.

Os estudos biológicos se originaram na Grécia antiga e eram divididos entre a medicina e a história natural. Naquela época, o grego Hipócrates (460 a.C.-370 a.C.) destacava-se nos estudos médicos e o filósofo grego Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.) estudava os animais e sua classificação e se questionava sobre como teriam evoluído. No entanto, durante a Idade Média, tanto a medicina quanto a história natural acabaram sendo divididas em outras áreas. Com essa divisão, a primeira permitiu o desenvolvimento da Anatomia e da Fisiologia; e a segunda, da Botânica e da Zoologia.

Escultura do busto de um homem com cabelos curtos e barba, e usando tecido ao redor do corpo. — Busto de Aristóteles.

Com o tempo, os estudos biológicos se concentraram nas variadas formas de vida e na sua interação com o mundo natural em uma área de estudo que recebeu o nome de Biologia, a ciência da vida. No entanto, ela só passou a ser considerada uma das ciências modernas na metade do século XIX. Nesse período, destacaram-se nomes como os alemães Theodor Schwann (1810-1882) e Matthias Schleiden (1804-1881), que descreveram a teoria celular; os britânicos Alfred Wallace (1823-1913) e Charles Darwin (1809-1882), com a teoria evolutiva; o monge austríaco Gregor Johann Mendel (1822-1884), com suas descobertas sobre a transmissão genética; e o russo Karl von Baer (1792-1876), com o estudo dos embriões.

O estudo biológico requer o conhecimento de outras áreas e não se limita apenas ao estudo dos seres vivos, mas também estuda suas relações com o ambiente e com as demais formas de vida.

A Biologia como profissão

O biólogo é um profissional que atua nas mais diferentes áreas relacionadas aos seres vivos e à sua interação e interferência no ambiente. Após concluir o curso superior em Ciências Biológicas, o profissional pode atuar nos estudos de Zoologia (animais); Botânica (plantas); Microbiologia (microrganismos); Ecologia (relação dos seres vivos e o ambiente); Genética (hereditariedade); Biotecnologia (manipulação genética de organismos); Educação (Ensino Básico e Superior), entre outros campos. Além disso, é possível trabalhar em áreas afins, como Saúde Coletiva, Perícia Criminal, Perícia Ambiental, Astrobiologia, Bioengenharia, Saneamento, Vigilância Ambiental, entre outras. Dessa maneira, a atuação de um biólogo pode exigir especialização, mas é bastante ampla.

Um exemplo de profissional dessa área é a bióloga brasileira Bertha Lutz (1894-1976), que se destacou tanto pelas descobertas científicas quanto por sua atuação política e social. Ela catalogou diversas espécies de anfíbios enquanto lecionava no Museu Nacional do Rio de Janeiro. Também é reconhecida por lutar pelo direito ao voto feminino no Brasil, buscando a igualdade de direitos entre homens e mulheres.

Fotografia em preto e branco de busto de uma mulher com cabelos curtos, de perfil, sorrindo. — Bertha Lutz.

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Métodos científicos

Acompanhe a situação a seguir e responda às questões.

Um jovem estava se sentindo mal, apresentando dor de cabeça, dores musculares, febre e manchas vermelhas pelo corpo. Por isso foi ao hospital para atendimento médico.

Durante a consulta, o jovem relatou os sintomas à médica, que solicitou exames laboratoriais para confirmar suas suspeitas. Após analisar os resultados dos exames, ela concluiu que o jovem estava com dengue, como indicavam os sintomas. Com o diagnóstico completo, a médica prescreveu o tratamento adequado.

Fotografia de duas pessoas adultas. Uma está de costas usando jaleco e luvas descartáveis, segurando na mão esquerda um pedaço de algodão e com a mão direita uma seringa inserindo a agulha no braço da pessoa a sua frente. A pessoa de frente está com o braço direito estendido e um elástico envolvendo-o na parte superior. — Jovem realizando coleta de sangue para exames laboratoriais.

Cuidado

Siga todas as orientações do médico quanto ao tratamento e não utilize remédios sem prescrição. A automedicação é perigosa e prejudicial à saúde.

1. Qual é a importância de a médica identificar os sintomas do jovem?

Resposta: Espera-se que os estudantes respondam que os sintomas fornecem informações que ajudam no diagnóstico correto e no estabelecimento de um tratamento mais eficaz. As doenças são variadas, e conhecer seus sintomas ajuda a direcionar para um diagnóstico mais correto.

2. Qual é a importância de a médica pedir a realização de determinados exames laboratoriais?

Resposta: Espera-se que os estudantes respondam que, assim, a médica pode confirmar ou não suas suspeitas, elaborar um diagnóstico mais preciso e oferecer um tratamento adequado à patologia identificada.

Professor, professora: Ao citar os exames laboratoriais, comente com os estudantes que isso possibilita analisar em detalhes o sangue e seus componentes, dando suporte a diversos diagnósticos médicos, que, por sua vez, auxiliam na escolha de um tratamento, ajudam a evitar a complicação de um quadro clínico, possibilitam o acompanhamento da saúde do paciente, entre outras importâncias.

Compartilhe ideias

A dengue é um grave problema de saúde pública que afeta milhares de pessoas anualmente, no Brasil.

a ) Junte-se a um colega e proponham medidas que vocês podem adotar no dia a dia para ajudar a reduzir a quantidade de casos de dengue.

Resposta pessoal. Os estudantes podem propor medidas que evitem o acúmulo de água parada, incentivar o uso de repelentes e telas nas janelas e promover a conscientização da população sobre a importância do combate ao mosquito transmissor da dengue.

As etapas que a médica seguiu durante o atendimento ao jovem estão de acordo com os princípios do método científico, isto é, o conjunto de procedimentos cuja aplicação auxilia no processo de produzir e transformar o conhecimento científico ao longo do tempo.

As descrições de métodos científicos datam de milênios e há registros desde as civilizações do Egito antigo e da Grécia antiga. Aristóteles, por exemplo, empregava o método indutivo-dedutivo, que estudaremos na página seguinte.

Diferentes métodos científicos foram desenvolvidos ao longo do tempo e continuam determinando procedimentos investigativos. O cientista iraquiano Ibn al-Haytham (965-1040), conhecido como Alhazen, foi o responsável por organizar o método científico que incluiu o teste de hipóteses^✚ na experimentação, o que influenciou o desenvolvimento do método científico atual.

Hipóteses:: ideias ou proposições explicativas, ainda não testadas, verdadeiras ou não, de um problema ou fenômeno. ^↰

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Confira a seguir alguns métodos científicos elaborados ao longo do tempo.

O filósofo inglês Francis Bacon (1561-1626), por exemplo, defendeu o método científico indutivo, com caráter experimental. Nesse caso, o pesquisador conduz uma investigação baseada em fatos, como é demonstrado no esquema a seguir.

Esquema com título Método científico indutivo. Basear-se em fatos, seta para direita, realizar experimentos, seta para direita, organizar dado obtidos, seta para direita, concluir generalizações.

Outro método científico bastante conhecido é o método cartesiano, referente ao filósofo francês René Descartes (1596-1650). Esse filósofo defendia que apenas um método científico seria válido para todas as ciências e que o método eficaz deveria se basear na dedução e na experimentação. Leia-o a seguir.

Esquema com título Método científico cartesiano. Levantar questões sobre o que será estudado, seta para direita, buscar evidências, seta para direita, formular hipóteses, seta para direita, deduzir possíveis consequências, seta para baixo e esquerda, realizar experimentos, seta bifurca, aceitar hipótese, rejeitar hipótese e modifica-la, seta para esquerda, concluir generalizações.

O cientista italiano Galileu Galilei (1564–1642) também defendia a importância do método científico baseado na experimentação, desde que aliado à Matemática. Confira no esquema "Método científico baseado em experimentação".

Esquema com título Método científico baseado em experimentação. Elaborar questionamentos, seta para direita, realizar experimentos, seta para baixo, coletar dados, seta para esquerda, realizar análise quantitativa, seta para esquerda, concluir generalizações.

Por conta das peculiaridades e a busca por respostas diferentes, não há um método científico que possa ser utilizado em todas as ciências. Assim, tais métodos são variados e estão continuamente sendo revistos, alterados e recriados. Além disso, a aplicação do método científico não auxilia na elaboração de verdades absolutas, pois a Ciência é um processo de construção contínua, sujeito a modificações.

Embora os conhecimentos científicos sejam construídos com base em comprovações rigorosas e metodologias específicas, não se pode desconsiderar a importância do conhecimento popular. Apesar de não seguir os mesmos critérios científicos, o conhecimento popular pode fornecer orientações, contribuir com os estudos e auxiliar na produção e no desenvolvimento de novas pesquisas.

As diferentes etnias indígenas, por exemplo, são grandes conhecedoras das plantas. Por meio da vivência e da transmissão de conhecimento ao longo das gerações, os indígenas são capazes, por exemplo, de identificar vários tipos de plantas e diferenciar suas propriedades farmacêuticas, cosméticas e medicinais.

Esses conhecimentos populares incentivam a produção de pesquisas científicas, que, por meio do método científico, visam verificar tais informações.

Os frutos do guaraná, por exemplo, são utilizados como estimulante e revigorante por povos indígenas, propriedades reconhecidas na medicina convencional e exploradas na indústria de suplementos alimentares.

Fotografia de um cacho com pequenos frutos de formato redondo, com casca vermelha, semiabertas, no seu interior polpa branca e semente. — Frutos do guaranazeiro (*Paullinia cupana*) no município de Apuí (AM), em 2020. As sementes medem aproximadamente 12 milímetros $12 milímetros$ de diâmetro.

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CONEXÕES com ... HISTÓRIA

Fontes de conhecimento

Ao longo da história da humanidade, diferentes povos buscaram formas de conhecer a si mesmos e de compreender e significar o mundo à sua volta. Tal busca os levou ao desenvolvimento de diferentes tipos de conhecimento, frutos do contexto social, cultural e histórico em que foram desenvolvidos.

O conhecimento científico, por exemplo, tem um contexto importante na sociedade europeia do século XVII. Nesse período, a busca por explicações racionais sobre os fenômenos naturais, em oposição a um conhecimento dogmático^✚ e fundamentado na religião, dominante na época, originou as bases do método científico.

Os estudos científicos forneceram soluções para diversos problemas enfrentados pela humanidade, como o desenvolvimento de fármacos e vacinas para o tratamento e a prevenção de doenças, a descoberta de novas fontes de energia, entre outros avanços. No entanto, apesar de sua importância, o conhecimento científico não é a única forma de compreender o mundo ao nosso redor ou de fornecer soluções às demandas dos seres humanos. Além dele, há outras formas de conhecimento, como o tradicional.

O conhecimento tradicional pode ser definido como o conjunto de saberes que os povos tradicionais^✚ detêm. Ele é construído com base nas relações desses povos com os componentes da natureza, nos conhecimentos transmitidos oralmente por seus ancestrais e na troca de saberes com outros povos e culturas.

O conhecimento dos povos originários sobre o uso de plantas para fins medicinais e alimentares, como a mandioca, e para a fabricação de utensílios é um exemplo de conhecimento tradicional.

Fotografia de três mulheres indígenas caminhando em fila, sobre local aberto com plantas e galhos. Uma delas carrega um carrinho-de-mão com mandiocas. — Indígenas da etnia Wauja carregando mandioca colhida na roça - Parque Indígena do Xingu no município de Gaúcha do Norte (MT), em 2023.

Atualmente, um dos maiores desafios da humanidade é promover o desenvolvimento econômico sustentável, capaz de atender às demandas da sociedade atual sem comprometer as necessidades das futuras gerações. Nesse desafio, o conhecimento dos povos tradicionais desempenha um importante papel.

Os povos tradicionais detêm um conhecimento aprofundado sobre os recursos naturais. Em diálogo com a Ciência, esses conhecimentos podem contribuir para otimizar ações que visem ao manejo e à conservação desses recursos, colaborando para o enfrentamento de problemas globais como as mudanças climáticas, a perda de biodiversidade, a insegurança alimentar e as doenças.

Além disso, a parceria entre os conhecimentos tradicional e científico pode fornecer subsídios para orientar políticas públicas que assegurem a manutenção dos povos tradicionais e garantam a manifestação e a perpetuação de suas culturas.

a ) Pesquise sobre a Revolução científica do século XVII. Em seguida, elabore um texto em seu caderno abordando como esse evento influenciou o desenvolvimento do método científico moderno e como este influenciou a sociedade europeia durante o Iluminismo do século XVIII.

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes a refletir sobre a influência dos momentos históricos, políticos e sociais no desenvolvimento do conhecimento científico, e vice-versa. Comentários nas Orientações para o professor.

Dogmático:: nesse contexto, trata-se de um conjunto de ideias e explicações que não pode ser contestado. ^↰

Povos tradicionais:: grupos com diferentes culturas, que têm formas próprias de organização social, usa o território e os recursos naturais, têm tradições, entre outros elementos, os quais são transmitidos ao longo das gerações. ^↰

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Teorias e leis científicas

O conhecimento científico formulado com base na aplicação dos métodos científicos pode originar teorias e leis científicas que buscam explicar fenômenos naturais. Afinal, qual é a diferença entre teorias e leis científicas? Para responder a essa pergunta, acompanhe os textos a seguir.

A teoria da evolução das espécies, proposta pelos naturalistas britânicos Charles Darwin e Alfred Wallace, afirma que as espécies de seres vivos sofrem modificações no decorrer do tempo. De acordo com parte dessa teoria, algumas dessas transformações são transmitidas ao longo das gerações, de pais para filhos, e podem ser naturalmente selecionadas, caso favoreçam a sobrevivência do ser vivo no ambiente.

Portanto, conforme as condições ambientais se modificam, por exemplo, os indivíduos que têm mais condições de conseguir alimento, escapar de predadores ou encontrar parceiros para reprodução têm mais chances de sobreviverem e se reproduzirem. A esse processo dá-se o nome de seleção natural.

Fotografia em preto e branco de busto de um homem de óculos, com cabelos claros e curtos, barba comprida e clara. Ele está usando terno, colete e gravata. — Alfred Wallace.

Fotografia em preto e branco de busto de um homem calvo, cabelos na lateral da cabeça e barba comprida na altura do peito. Ele está usando terno. — Charles Darwin.

As leis de Mendel foram elaboradas pelo monge e cientista austríaco Gregor Johann Mendel. Essas leis explicam, por exemplo, como algumas características dos seres vivos são determinadas e transmitidas ao longo das gerações. Por meio de seus estudos, Mendel percebeu padrões de hereditariedade, ou seja, de transmissão de características dos progenitores para seus descendentes. Tais leis ainda são reconhecidas e, embora não sejam aplicáveis a todas as características dos seres vivos, são validadas por expressões e cálculos de probabilidade.

Fotografia em preto e branco de busto De um homem, de óculos, cabelos curtos e ondulados, usando terno. — Gregor Johann Mendel.

A teoria evolutiva de Darwin e Wallace explica um processo amplo, que envolve diferentes fatores, entre eles a transmissão de algumas características dos progenitores aos descendentes. As leis de Mendel, por sua vez, permitem compreender como ocorre essa transmissão entre os seres vivos, possibilitando previsões sob aspectos específicos.

Dessa forma, as teorias científicas são ideias explicativas sobre a realidade, como a evolução dos seres vivos, que se confirmaram repetidamente e ainda não foram rejeitadas por novos dados coletados. Apesar de as teorias continuarem aceitas, elas não são consideradas verdades absolutas e podem ser modificadas e alteradas de acordo com novos dados e novas evidências. Além disso, não são, necessariamente, decorrentes da experimentação.

As leis científicas, por sua vez, estão relacionadas a processos com resultados previsíveis de determinadas teorias científicas, que passaram por testes e ainda não foram refutadas^✚. As leis podem ser utilizadas para descrever e explicar fenômenos ou fazer previsões. No caso das leis de Mendel, por exemplo, elas podem prever a proporção de seres vivos que apresentará determinada característica ou a probabilidade de certa característica ser transmitida aos descendentes.

3. Cite uma teoria científica e uma lei científica que você conhece.

Resposta pessoal. Os estudantes podem citar as teorias da relatividade, da gravitação universal e da origem da vida. Quanto às leis, eles podem citar as de Newton, de Boyle, de Joule, da termodinâmica e as ponderais.

Refutadas:: não aceitas; rejeitadas. ^↰

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PRÁTICA CIENTÍFICA

O que há dentro da caixa?

Por dentro do contexto

Um jovem estava para se mudar com sua família para outra cidade e considerou que as mudanças são oportunidades de separar alguns itens para serem doados. Ele separou e acondicionou os itens para doação em caixas de papelão e as lacrou com fita adesiva.

Após juntar as caixas lacradas ao restante da mudança, o jovem se recordou de que a coleção de livros de Astronomia que estava em uma das caixas havia sido emprestada de um amigo e precisava encontrá-la e retirá-la das doações. O encarte da coleção media 40 centímetros $40 centímetros$ de altura, 30 centímetros $30 centímetros$ de comprimento e 20 centímetros $20 centímetros$ de largura.

As caixas de papelão utilizadas para embalar a mudança e os itens para doação eram de três tamanhos:

caixa 1: 30 centímetros $30 centímetros$ de altura; 40 centímetros $40 centímetros$ de comprimento; 30 centímetros $30 centímetros$ de largura;
caixa 2: 10 centímetros $10 centímetros$ de altura; 30 centímetros $30 centímetros$ de comprimento; 20 centímetros $20 centímetros$ de largura;
caixa 3: 60 centímetros $60 centímetros$ de altura; 60 centímetros $60 centímetros$ de comprimento; 60 centímetros $60 centímetros$ de largura.

a ) Considerando que o jovem não quer abrir as caixas, como ele poderia localizar a coleção de livros?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes a formular hipóteses para uma situação-problema com base na observação de dados. Espera-se que eles descrevam a metodologia e o material que utilizariam para tentar resolver a questão. Comentários nas Orientações para o professor.

Materiais

régua, trena ou fita métrica
tesoura com pontas arredondadas
papel-cartão ou papelão
cola branca
lápis grafite

Como proceder

A. Com base nas informações, formule uma hipótese sobre em qual das caixas (1, 2 ou 3)a coleção de livros estaria acomodada e anote no caderno.

B. No papel-cartão, reproduza o molde sugerido traçando as medidas do encarte da coleção de livros. Recorte-o e cole-o.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

C. No papel-cartão, trace moldes para formar modelos das caixas 1, 2 e 3. Recorte-os e cole-os, lembrando-se de deixar, em cada um dos modelos, uma das faces sem colar para que possam ser abertos.

Dica

Ao confeccionar os modelos das caixas na etapa C, certifique-se de deixar a face maior sem colar para funcionar como tampa da caixa.

D. Coloque o modelo do encarte da coleção de livros no interior de cada uma das caixas e tampe-as. Anote os resultados no caderno.

Análise e divulgação

1. Em qual das caixas a coleção pode ser acomodada por completo em seu interior?

2. A posição da coleção de livros dentro da caixa de papelão interfere na investigação? Por quê?

3. Os resultados obtidos estão de acordo com a hipótese sugerida por você na etapa A?

4. "O método científico pode ser aplicado em situações cotidianas, e não apenas em estudos científicos".

a ) Você concorda com essa afirmação? Argumente sua resposta com base no que estudou.

b ) Em grupo, produzam um vídeo mostrando como a ciência e o método científico podem auxiliar na resolução de problemas cotidianos e ajudam a evitar a disseminação de informações equivocadas.

Respostas nas Orientações para o professor.

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Divulgação científica

Em algum momento você já teve curiosidade a respeito de determinado assunto e, para obter mais informações, consultou sites de pesquisa na internet ou livros para responder às suas dúvidas? É provável que sim. Isso frequentemente acontece no dia a dia do trabalho de um cientista. Quando esse profissional precisa encontrar respostas ou informações, busca realizar suas pesquisas em fontes confiáveis, como artigos ou matérias publicadas em revistas e jornais científicos.

As pesquisas científicas são produzidas por especialistas e seus dados e resultados são publicados em revistas científicas. Essas publicações envolvem criteriosas regras de análise e validação antes da divulgação. Tais processos são importantes para que as descobertas e os conhecimentos divulgados sejam considerados, de fato, frutos de um método científico sério, e não apenas o resultado de juízos de valor ou opiniões. Assim, os textos de divulgação científica, como artigos científicos, são os mais utilizados e compartilhados pela comunidade científica. Uma vez divulgado, outros cientistas podem ter acesso àquele artigo, o que pode contribuir para a disseminação de informações e estudos e auxiliar outras pesquisas.

Nem sempre o conhecimento produzido por cientistas alcança o público geral, que acaba sem acesso a informações que podem impactar não só a comunidade científica, mas também a sociedade. Portanto, é essencial que a divulgação científica não se limite à produção de conhecimento, mas também se dedique a torná-lo acessível e compreensível para todos. Essa divulgação pode acontecer em espaços como museus, aquários e planetários; em palestras e exposições à comunidade; ou via mídia, em sites, vídeos, podcasts, programas de televisão, redes sociais e livros.

Educação midiática

Você já recebeu informações em aplicativos de mensagens ou redes sociais alertando para possíveis golpes ou comentários sobre algumas tragédias ou avisos relacionados a doenças? Isso pode acontecer com frequência, dependendo dos seus interesses na internet. Além de receber as mensagens, geralmente as pessoas as compartilham com seus contatos, os quais fazem o mesmo, desencadeando uma rede de compartilhamento de informações cuja veracidade, muitas vezes, não foi verificada.

Você já parou para se perguntar se tudo o que é publicado é realmente fato? Sobre quem validou a informação que acabou de ler ou a pessoa responsável caso a informação divulgada seja falsa?

Ao publicar uma informação, precisamos inicialmente nos certificar da credibilidade dela, pois a partir do momento que uma mensagem é enviada ou um texto é publicado torna-se impossível saber de cada leitor o que será feito com o conteúdo. Confira a seguir algumas dicas que podem ajudar a checar a veracidade e confiabilidade de uma informação:

conferir quem escreveu o texto, bem como sua formação e as referências profissionais, e pesquisar outras publicações do mesmo autor;
checar se há fontes utilizadas como referência no texto e pesquisar a procedência dessas fontes;
pesquisar o conteúdo da informação veiculada em outros meios de comunicação, especialmente em portais renomados de notícias, de modo a avaliar se ela é verídica, se está desatualizada ou se foi distorcida;
pesquisar a procedência dos sites ou veículos de comunicação que divulgaram a informação, buscando outros conteúdos já compartilhados por eles e seu histórico de compartilhamento de fake news.

Ilustração de uma lupa acima de uma folha de jornal.

Ilustração de um celular junto a um ponto de interrogação. Saindo da tela do celular há um filme fotográfico. Ao lado um megafone e um ponto de exclamação.

Ilustração de uma mão com a palma voltada para cima. A partir do dedo polegar saem três linhas verticais em formato de semicírculo, representando o de sinal de internet. Ao lado está escrito Fake News.

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CONEXÕES com ... LÍNGUA PORTUGUESA

Artigo científico

Os artigos científicos têm como objetivo apresentar uma pesquisa em realização ou resultados obtidos, seja por meio de experimentação, observação e análise, seja por comparação com outros trabalhos, por exemplo. Muitos artigos são escritos em língua inglesa, visando alcançar a maior quantidade de cientistas em todo o mundo. Além disso, de modo geral, são publicados principalmente em revistas científicas da área de estudo.

A estrutura do artigo científico pode variar de uma revista para outra e entre metodologias diferentes. Um exemplo de estrutura de artigo científico é apresentado a seguir.

Representação de exemplo de estrutura de artigo científico.

1. Título

Apresenta aos leitores o tema da pesquisa ou a ideia defendida.

2. Resumo

Texto breve sobre o conteúdo da pesquisa, que pode incluir as conclusões. Pode vir acompanhado de palavras-chave, que ajudam a identificar o teor da pesquisa.

3. Introdução

Apresenta o referencial teórico que embasa a pesquisa, os objetivos do estudo, além de mostrar a relevância de fatos e evidências para a pesquisa realizada.

4. Materiais e métodos

Descrição dos materiais e do método utilizado (experimentação, entrevista, revisão bibliográfica, entre outros) para o desenvolvimento da pesquisa.

5. Resultados

Apresentação dos dados obtidos. Podem ser apre- sentados na forma de texto, gráficos, tabelas ou esquemas, por exemplo.

6. Discussão

Texto que apresenta a interpretação dos resultados, discutindo se há convergência ou divergência com os resultados de outras pesquisas.

7. Conclusão

Texto em que se discorre sobre os dados encontrados, comparando com as hipóteses iniciais, além de possíveis indicações da necessidade de mais pesquisas para obter uma conclusão mais assertiva.

8. Referências bibliográficas

Lista das fontes de consulta utilizadas para a elaboração do artigo científico.

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LIGADO NO TEMA

A relação cientista e sociedade

Embora às vezes o trabalho dos cientistas possa parecer especializado e distante do dia a dia das pessoas, muitas pesquisas têm um impacto profundo na comunidade científica e na sociedade de modo geral. Isso acontece, por exemplo, quando descobertas são divulgadas por meios de comunicação. A repercussão dessas descobertas pode levar as pessoas a repensar e mudar seus hábitos, além de aumentar a conscientização sobre questões ambientais e de saúde.

Um exemplo da importância da ciência para a sociedade é o trabalho da bióloga marinha estadunidense Rachel Louise Carson (1907-1964). Em sua obra Primavera silenciosa, ela revelou os efeitos nocivos de pesticidas, como o DDT (diclorodifeniltricloroetano), e outras substâncias químicas no ambiente e na saúde humana. Leia a seguir.

Professor, professora: Ao fazer a leitura do trecho do livro Primavera silenciosa, comente com os estudantes que o termo "homem" está sendo usado para se referir à espécie humana (Homo sapiens), e não ao gênero masculino.

[...] Em menos de dois decênios^✚ do seu uso, os pesticidas sintéticos foram [...] intensamente distribuídos pelo mundo [...]. Os resíduos das referidas substâncias químicas permanecem no solo ao qual talvez tenham sido aplicadas uma dúzia de anos antes. Elas entraram e alojaram-se no corpo dos peixes, dos pássaros, dos répteis, dos animais domésticos e dos animais selvagens [...]. Essas substâncias foram encontradas até em peixes de remotos lagos existentes em topos de montanhas [...] e no próprio homem. E isso porque as mencionadas substâncias químicas estão agora armazenadas no corpo da vasta maioria de seres humanos, independentemente de sua idade. Eles aparecem no leite das mães e, com toda probabilidade, também nos tecidos dos bebês ainda não nascidos.

CARSON, Rachel. Primavera silenciosa. 2. ed. São Paulo: Pórtico, 1969. p. 25-26.

Na época da publicação, Rachel sofreu uma série de represálias e difamações com o objetivo de descredibilizar seu trabalho. Mesmo assim, seus estudos levaram a maioria dos países a proibir o uso de DDT na agricultura e alertou o restante do mundo para o problema. Algumas observações feitas pela bióloga ajudaram a despertar a consciência global sobre os riscos desses produtos e a necessidade de repensar suas aplicações.

Foto em preto e branco de uma mulher de perfil olhando em um microscópio. — Rachel Carson, observando material em microscópio.

Outro exemplo é a cientista chinesa Tu Youyou (1930 -).

Ao pesquisar plantas utilizadas para o tratamento de febres recorrentes em antigos textos da medicina tradicional chinesa, Tu Youyou descobriu, na década de 1970, duas substâncias essenciais no tratamento contra a malária. Seu estudo foi responsável por salvar milhões de vidas ao redor do mundo durante o século XX e ainda é um dos principais tratamentos indicados pela Organização Mundial da Saúde (OMS) contra a doença. Somente em 2015 recebeu o Prêmio Nobel de Medicina.

Fotografia em preto e branco de busto de uma mulher de óculos, cabelos curtos, ondulados e escuros, usando jaleco. Ela está olhando para baixo, em direção a uma lâmina de microscopia que está segurando em uma das mãos. — Tu Youyou, segurando lâmina de microscopia.

Esses exemplos demonstram como a pesquisa científica contribui para o avanço do bem-estar humano e de outros seres vivos e para a conscientização e promoção de mudanças em nível global.

a ) Rachel Carson vivenciou uma tentativa de ter a sua obra descredibilizada, mesmo sendo uma escritora e pesquisadora renomada, enquanto Tu Youyou teve um reconhecimento tardio de suas contribuições no tratamento da malária. Em sua opinião, por que essas cientistas tiveram dificuldades em ter suas ideias aceitas pela comunidade científica? Se necessário, faça uma pesquisa.

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes a reflletir sobre os possíveis obstáculos ao desenvolvimento de estudos científicos, especialmente se tratando da desigualdade de gêneros na Ciência.

Decênios:: intervalos de dez anos; décadas.^↰

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ATIVIDADES

1. Leia o texto a seguir.

[...] Entre os povos indígenas da Amazônia são utilizados vários processos com finalidade de desintoxicar a planta [mandioca] para consumi-la sem o perigo de envenenamento […]. Este procedimento transforma um tubérculo altamente tóxico em uma farinha torrada muito nutritiva, que consiste quase totalmente em amido, além de outros subprodutos.

[...] Inicialmente, a raiz da planta é colocada durante a noite ou por alguns dias em um riacho, até que começa uma fermentação ácida. […] Após a exposição à água, as cascas dos tubérculos devem ser removidas […].

Após serem descascadas, as mandiocas são raladas, transformando-se em uma farinha grossa e úmida.

[...] Para a continuação do procedimento de desenvenenamento da mandioca, usa-se a famosa prensa tipiti – instrumento produzido pelos indígenas que se assemelha a uma mangueira.

[...] A farinha de mandioca prensada com o tipiti, ainda úmida, geralmente é colocada em uma canoa, o maior recipiente à disposição. Na sequência, seca-se a farinha em grandes assadeiras sobre o fogo, sendo ela constantemente remexida, […] o que faz com que escape o resto do ácido cianídrico.

A farinha obtida pode ser conservada durante meses e, para a ocasião do consumo, é tostada e tem um ótimo gosto. Come-se a farinha de mandioca em toda a Amazônia, acompanhada de peixe, carne ou hortaliças.

[…]

SOENTGEN, Jeans; HILBERT, Klaus. A química dos povos indígenas da América do Sul. Química Nova, São Paulo, v. 39, n. 9, nov. 2016. p. 1145-1146. Disponível em: https://s.livro.pro/8wqa3x. Acesso em: 25 jul. 2024.

Fotografia de pessoas adultas manuseando um instrumento de madeira. O instrumento é composto por dois cilindros verticais à frente, duas hastes verticais de madeira na parte de trás para sustentação, no chão, troncos para suporte da estrutura e na parte superior, duas hastes conectadas com os cilindros à frente, as quais permitem a movimentação para cima e para baixo. O local é aberto, com chão de terra, árvores ao fundo e uma casa de madeira ao lado. A pessoa que está mais à frente está colocando uma mandioca na parte inferior do cilindro. — Pessoa manipulando *tipiti* com massa de mandioca,no município de Mocajuba (PA), em 2022.

Dica

No interior do tipiti, a massa de mandioca é comprimida, possibilitando a extração do líquido e a secagem parcial da massa.

a ) O processo de remoção das toxinas da mandioca é um exemplo de conhecimento popular ou científico? Justifique sua resposta.

b ) Qual é a importância do conhecimento popular para o desenvolvimento da sociedade?

c ) Como seria o desenvolvimento de um processo de remoção de toxinas elaborado por meio da aplicação do método científico?

Respostas da atividade nas Orientações para o professor.

2. Leia o trecho da reportagem a seguir.

Desconfiança de pais nas vacinas vira obstáculo para imunização

Dados preliminares indicam uma relevante influência de "informações não confiáveis" sobre o comportamento das famílias

LEITE, Cinthya. Desconfiança de pais nas vacinas vira obstáculo para imunização. Jornal do Comércio, Recife, 19 maio 2023. p. 21.

O trecho de reportagem retrata um problema associado à disseminação de fake news sobre a saúde humana. Pesquise uma fake news a respeito das vacinas e, em seguida, pesquise uma informação com embasamento científico que contraponha a primeira. Anote as informações no caderno e compartilhe com os colegas.

Resposta: O objetivo desta questão é levar os estudantes a atuar de maneira ativa no combate a fake news.

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CAPÍTULO2

A Terra no Universo

Estrutura do Universo

A teoria do Big Bang é, atualmente, a mais aceita pelos cientistas para explicar o surgimento do Universo. De acordo com ela, toda a matéria e a energia estavam contidas em um ponto. Há cerca de 13 bilhões de anos, essa estrutura começou a se expandir rapidamente, liberando toda a matéria e a energia contidas nela. As estrelas e galáxias que conhecemos, por exemplo, são formadas por essa matéria.

Após o Big Bang, a matéria presente no Universo sofreu um processo de organização. Desse evento, surgiram os sistemas planetários^✚, como o Sistema Solar, e outros corpos celestes. Acompanhe a seguir.

Imagens desta página sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de um fundo escuro com muitos pontos luminosos. — Representação do Universo observável, ou seja, da porção dele que podemos visualizar da Terra, com o auxílio de instrumentos de observação.

Ilustração de um. fundo escuro em tons de azul com vários pontos luminosos e aglomerados em diferentes tamanhos. — Representação de superaglomerado de galáxias.

Ilustração de um fundo escuro com pontos luminosos e 9 espirais luminosas de diferentes tamanhos com uma região circular de brilho intenso no meio. — Representação de aglomerado de galáxias.

Ilustração de um fundo escuro com pontos luminosos, ao centro uma espiral com uma região circular de brilho intenso no meio, e ao redor, regiões esbranquiçadas e pontos brilhantes. — Representação da Via Láctea, um exemplo de galáxia.

Ilustração representando o Sistema Solar. O Sol, uma esfera grande, está à esquerda e há oito semicírculos, representado as órbitas. Na órbita mais próxima ao sol está Mercúrio; na segunda, Vênus; na terceira, Terra; na quarta, Marte; na quinta, Júpiter; na sexta, Saturno; na sétima, Urano; e na oitava, Netuno. Entre as órbitas de Marte e Júpiter há manchas com aspectos irregulares com coloração amarronzadas. — Representação do Sistema Solar, um exemplo de sistema planetário, e de alguns de seus componentes.

Imagens elaboradas com base em: COMINS, Neil F.; KAUFMANN III, William J. Descobrindo o Universo. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2010.

Sistemas planetários:: conjuntos de objetos, como planetas, satélites naturais, meteoroides e poeira estelar, que orbitam uma estrela.^↰

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A. O Universo se iniciou no Big Bang e continua a se expandir em todas as direções. A velocidade em que isso acontece é de aproximadamente 270.000 quilômetros por segundo $270.000 quilômetros por segundo$ , ou seja, 90% da velocidade da luz.

Professor, professora: Ao abordar o item A, comente com os estudantes que a velocidade da luz no vácuo é de aproximadamente 300.000.000 metros por segundo $300.000.000 metros por segundo$ .

B. O Universo é formado por superaglomerados de galáxias.

C. Os superaglomerados de galáxias são formados por aglomerados de galáxias.

D. Uma galáxia pode ser formada por milhões, bilhões ou até trilhões de estrelas. O formato dela é variável e mantido pela ação da gravidade entre as estrelas que a compõem. A gravidade também impede que as estrelas de uma mesma galáxia se distanciem. Dessa maneira, o afastamento dos elementos do Universo fica restrito a aglomerados e superaglomerados.

A Via Láctea é a galáxia onde se encontra o Sistema Solar. Ela está agrupada com mais de 30 outras galáxias, formando o chamado aglomerado local.

E. No Universo, os corpos celestes tendem a se agrupar, formando os sistemas planetários, como o Sistema Solar. Nesses sistemas, astros como planetas, satélites naturais e asteroides orbitam uma estrela. Existem também sistemas estelares, conjuntos de estrelas binárias, triplas, entre outros.

Agora que você conheceu a estrutura básica do Universo, pode estar se perguntando: qual é o tamanho dele? Essa é uma questão ainda em discussão no meio científico. No entanto, uma informação é certa: somos apenas uma minúscula porção de uma imensidão ainda imensurável.

A Via Láctea é somente uma de outras bilhões de galáxias existentes no Universo. Nela, o Sol é uma estrela entre, pelo menos, outras 100 bilhões. Além disso, os astrônomos sugerem que cada uma dessas estrelas pode ter pelo menos um planeta em sua órbita, os chamados exoplanetas.

Fotografia noturna com destaque para o céu com muitos pontos luminosos, as estrelas e ao centro uma região mais iluminada, a via Láctea. Abaixo duas construções com o teto arredondado e o solo rochoso. — Parte da Via Láctea vista da superfície da Terra, na região do Observatório de La Silla, no Deserto do Atacama, no Chile, em 2010.

Sistema Solar

A observação do movimento aparente dos astros no céu levou o ser humano a se questionar sobre a posição da Terra e dos demais astros no Universo, o que acarretou no desenvolvimento de diferentes explicações e modelos ao longo do tempo.

Alguns estudiosos propuseram modelos para explicar cientificamente a posição dos astros no Universo.

Há evidências de que Filolau de Crotona (470 a.C.-385 a.C.), um filósofo grego, foi um dos primeiros a propor o movimento da Terra. De acordo com seu modelo, a Terra não seria o centro do Universo. Ela e outros astros, como o Sol, a Lua e demais planetas, giravam em torno de um fogo central, que era a fonte de luz e energia no Universo. Nesse modelo, Crotona admitiu a existência de outro planeta, chamado Antiterra, que se posicionava entre a Terra e o fogo central.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de dez círculos de diferentes tamanhos, um dentro do outro e ao centro uma esfera com coloração amarelo brilhante. Na região superior ao círculo mais externo, o fundo é escuro com pontos luminosos e uma faixa com coloração amarela. Na respectiva ordem do círculo mais externo, estão: Fogo periférico, Saturno, Júpiter, Marte, Vênus, Mercúrio, Sol, Lua, Terra, Antiterra e Fogo Central. — Representação do modelo do Sistema Solar elaborado por Filolau de Crotona.

Imagem elaborada com base em: SILVA, Munique Vieira. Olhando para o céu: uma proposta para uma educação libertadora. 2007. Monografia (Licenciatura em Física) — Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. Disponível em: https://s.livro.pro/x5cjmc. Acesso em: 25 jul. 2024.

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Outro filósofo a propor um modelo de organização do Universo é o grego Cláudio Ptolomeu (90-168). Em sua obra Almagesto, ele registrou diversas conclusões sobre o movimento dos astros, além de afirmar que a Terra seria imóvel e estaria situada no centro do Universo.

Para Ptolomeu, Lua, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter, Saturno, Sol e outras estrelas giravam ao redor da Terra. Esse modelo ficou conhecido como Sistema Geocêntrico e foi referência para os astrônomos durante centenas de anos.

Gravura de uma esfera, com o planeta Terra ao centro, e em sua volta órbitas com o Sol, planetas e estrelas. No entorno das órbitas há um outro círculo, com símbolos contendo pessoas, animais e objetos. Em volta da esfera, há representações de pessoas na parte inferior e anjos na parte superior. — Representação do modelo do Sistema Geocêntrico.

Já o astrônomo e médico polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), em seu livro As revoluções dos corpos celestes, publicado em 1543, sugeriu que o Sol estava no centro do Universo e que a Terra e os demais astros orbitavam ao seu redor. Esse modelo ficou conhecido como Sistema Heliocêntrico.

Pintura de um círculo dividido em doze partes, cada uma com símbolos contendo pessoas, animais e objetos. Dentro do círculo, há outros círculos menores. No centro, há um círculo na cor laranja com raios amarelos com alguns círculos pequenos em volta. Na parte exterior do círculo, há um homem e uma mulher, de cada lado, ambos sentados, com tecido ao redor do corpo segurando esferas. Na parte superior, há ornamentos e elementos da escrita em latim. — Representação do modelo do Sistema Heliocêntrico.

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No século XVI, o astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601) fundou um observatório astronômico no qual passou a realizar medidas diárias da posição dos astros durante décadas, mapeando-os. Após sua morte, o astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571-1630), que era assistente de Brahe, elaborou leis para descrever o movimento orbital dos planetas em torno do Sol.

Diversos outros estudiosos contribuíram para a compreensão da estrutura do Sistema Solar e do Universo. Atualmente, aceita-se que o Sistema Solar é formado por uma estrela, oito planetas, cinco planetas-anões, luas, asteroides, meteoroides e cometas. Alguns desses astros giram ao redor do próprio eixo, no chamado movimento de rotação. Além disso, movem-se em torno do Sol, no chamado movimento de translação.

Os cinco planetas-anões são Plutão, Ceres, Eris, Haumea e Makemake. Entre as órbitas de Marte e Júpiter, há milhares de asteroides, que formam o cinturão de asteroides. Ao se chocarem, esses objetos rochosos que orbitam o Sol podem liberar diversos fragmentos de rocha menores que ficam vagando no Sistema Solar, os chamados meteoroides. Além de Plutão, há o cinturão de Kuiper, uma área com grande quantidade de cometas congelados, ou seja, corpos celestes compostos de poeira e gelo que orbitam o Sol.

Dica

Acesse o vídeo disponível em: https://s.livro.pro/6ss2mv. Acesso em: 25 jul. 2024. Essa produção apresenta a inclinação do eixo de rotação, a direção desse movimento e o período de rotação dos planetas do Sistema Solar.

Professor, professora: Apesar de o site da Nasa sugerido aos estudantes estar em inglês, o vídeo apresenta as informações em unidades de medida universais: dia, hora, minuto e grau, possibilitando a eles compreender as informações.

Astros (dimensões)

Ceres: aproximadamente 940 quilômetros $940 quilômetros$ de diâmetro.

Eris: aproximadamente 2.400 quilômetros $2.400 quilômetros$ de diâmetro.

Haumea: aproximadamente 1.456 quilômetros $1.456 quilômetros$ de diâmetro.

Júpiter: aproximadamente 142.984 quilômetros $142.984 quilômetros$ de diâmetro.

Makemake: aproximadamente 1.430 quilômetros $1.430 quilômetros$ de diâmetro.

Marte: aproximadamente 6.794 quilômetros $6.794 quilômetros$ de diâmetro.

Mercúrio: aproximadamente 4.879 quilômetros $4.879 quilômetros$ de diâmetro.

Netuno: aproximadamente 49.492 quilômetros $49.492 quilômetros$ de diâmetro.

Plutão: aproximadamente 2.300 quilômetros $2.300 quilômetros$ de diâmetro.

Saturno: aproximadamente 120.536 quilômetros $120.536 quilômetros$ de diâmetro.

Sol: aproximadamente 1.390.000 quilômetros $1.390.000 quilômetros$ de diâmetro.

Terra: aproximadamente 12.756 quilômetros $12.756 quilômetros$ de diâmetro.

Urano: aproximadamente 51.118 quilômetros $51.118 quilômetros$ de diâmetro.

Vênus: aproximadamente 12.104 quilômetros $12.104 quilômetros$ de diâmetro.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração representando o Sistema Solar. O Sol, uma esfera grande, está à esquerda e há dez semicírculos, oito representando as órbitas e dois representando cinturões. Na órbita mais próxima ao sol está Mercúrio; na segunda, Vênus; na terceira, a Terra e a Lua; na quarta, Marte; após, Ceres; um semicírculo formado por uma faixa de pontinhos claros, o cinturão de asteroides; na quinta órbita, Júpiter; na sexta, Saturno; após, um cometa; na sétima órbita, Urano; na oitava, Netuno. Em seguida da última órbita, Haumea, Plutão e Makemake. O último semicírculo, o cinturão de Kuiper, formado por uma faixa de pontinhos claros, seguido de Eris. — Representação do Sistema Solar.

Imagem elaborada com base em: COMINS, Neil F.; KAUFMANN III, William J. Descobrindo o Universo. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2010.

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Terra primitiva

A Terra originou-se há, aproximadamente, 4,6 bilhões de anos, durante a formação do Sistema Solar. Ao longo desse processo, o planeta passou por diferentes etapas. Confira a seguir algumas delas.

Imagens desta página sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de um fundo escuro com alguns pontos brilhantes. Na parte superior e inferior há nuvens de coloração avermelhada, e ao centro nuvens com tonalidade em amarelo brilhante em formato achatado de disco. — Representação do disco protoplanetário.

Ilustração de um fundo escuro com pontos brilhantes; fragmentos com aspectos rochosos de diferentes tamanhos e formatos ao redor de uma grande esfera, à direita, com coloração marrom, manchas escuras e amarelas brilhantes. — Representação do processo de adição de material na formação do protoplaneta.

Ilustração de fundo escuro com pontos brilhantes, e ao centro uma esfera com tons de vermelho e manchas amarelas brilhantes, de onde saem feixes luminosos. Ao redor de sua margem externa há uma faixa luminosa. — Representação da Terra primordial na fase de derretimento do material componente.

Ilustração de um fundo escuro com pontos brilhantes, e ao centro uma esfera com tons escuros e manchas marrons e esbranquiçadas, com relevo irregular. — Representação do processo de resfriamento da Terra.

Ilustração de um chão escuro, com aspecto de rios de lava. Ao fundo, há vulcões expelindo lava e fumaça. O céu apresenta uma tonalidade avermelhada, e há meteoros caindo em direção ao solo. — Representação de vista da superfície da Terra primitiva.

Imagens elaboradas com base em: COMINS, N. F. Descobrindo o Universo. 8. ed. Porto Alegre: Bookman, 2010. p. 150, 154.

SERVICE, Robert F. Chemists find a recipe that may have jump-started life on Earth. Science, 18 out. 2018. Disponível em: https://s.livro.pro/i30y51. Acesso em: 2 out. 2024.

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A. Após a morte de uma estrela, iniciou-se a formação do sistema planetário que conhecemos como Sistema Solar. A maior parte do material resultante desse evento passou a fazer parte do Sol. A poeira e os gases remanescentes permaneceram em torno dessa estrela em formação, o chamado disco protoplanetário, e originaram os demais astros que compõem o sistema planetário. Pequenas partículas da poeira estelar colidiram e originaram os planetesimais.

B. À medida que mais material era adicionado aos planetesimais, esses objetos se tornavam maiores. Assim, passaram a se atrair mutuamente, originando os protoplanetas.

C. A adição de material e as colisões com outros objetos, por exemplo, fizeram que a pressão e a temperatura do protoplaneta (que era a Terra primordial) aumentassem. Como resultado, o material componente derreteu.

D. Com o passar do tempo, há cerca de 4 bilhões de anos, as colisões com outros objetos se tornaram menos frequentes, possibilitando que o planeta em formação iniciasse um processo de resfriamento. Como resultado, ocorreram diversas modificações na Terra, incluindo a formação de suas camadas: núcleo, manto e crosta.

E. À medida que a Terra resfriou, outras transformações ocorreram, tanto em seu interior como na superfície.

A atividade vulcânica era intensa e liberava vapor de água abre parênteses H subscrito 2 O abre parênteses g fecha parênteses fecha parênteses $abre parênteses H subscrito 2 O abre parênteses g fecha parênteses fecha parênteses$ e gases no ambiente, como o dióxido de carbono abre parênteses C O subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses C O subscrito 2 fecha parênteses$ . Esses e outros materiais eram mantidos próximos à superfície da Terra por ação da gravidade, iniciando a formação da atmosfera primitiva.

1. A Terra continua sofrendo transformações até os dias atuais. Em sua opinião, os principais agentes transformadores continuam sendo os mesmos do período compreendido entre a formação do planeta e a fase da Terra primitiva? Explique.

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é que os estudantes reconheçam a Terra como um sistema dinâmico, em constante mudança, ao mesmo tempo em que identificam que os agentes causadores dessas transformações mudaram ao longo do tempo. Enquanto nos primórdios da Terra tais agentes eram basicamente físicos e químicos, com o surgimento da vida, os seres vivos passaram a transformar a Terra. Os seres humanos, especificamente, são considerados os maiores transformadores do ambiente terrestre atualmente.

A atmosfera terrestre primitiva foi propícia para o efeito estufa natural, responsável pela retenção de parte do calor proveniente do Sol e da superfície e do interior da Terra, reduzindo, assim, sua dissipação para o espaço. A precipitação do vapor de água presente nesse ambiente possibilitou a formação dos primeiros mares e oceanos. Além disso, auxiliou no resfriamento da superfície terrestre, de modo a tornar as temperaturas mais amenas.

Conforme a superfície terrestre sofria modificações, sua atmosfera também se alterava. Ao longo de milhões de anos, a constituição da camada de ar em torno da Terra se alterou. Em determinado momento de sua história evolutiva, acredita-se que a atmosfera terrestre era composta principalmente de dióxido de carbono, gás nitrogênio abre parênteses N subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses N subscrito 2 fecha parênteses$ , vapor de água e gás hidrogênio abre parênteses H subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses H subscrito 2 fecha parênteses$ .

As descargas elétricas resultantes das constantes tempestades contribuíram para a formação de moléculas orgânicas que provavelmente originaram as primeiras formas de vida, há cerca de 3,5 bilhões de anos. Já a atmosfera terrestre passou a receber grande quantidade de gás oxigênio, essencial à maioria das formas de vida observadas no planeta Terra atualmente.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de um mar com ondulações e tonalidade avermelhada. Ao fundo, há um vulcão expelindo lava. O céu apresenta uma tonalidade avermelhada, com muitas nuvens, raios e chuva caindo. — Representação dos primeiros oceanos na Terra há cerca de 4 bilhões de anos.

Imagem elaborada com base em: RENSTROM, Joelle. Habitability of the Young Earth Could Boost the Chances of Life Elsewhere. Astrobiology at Nasa, 5 jun. 2018. Disponível em: https://s.livro.pro/iih7x6. Acesso em: 2 out. 2024.

Professor, professora: A origem da vida na Terra será abordada com mais detalhes no próximo capítulo.

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ATIVIDADES

1. Qual é o seu lugar no Universo? Elabore um esquema em seu caderno que responda a essa pergunta, incluindo informações que abranjam, por exemplo, desde o endereço do local onde você vive até o nível mais elevado de organização do Universo, que são os superaglomerados de galáxias.

Resposta: Espera-se que os estudantes elaborem um esquema que represente um nível crescente de organização espacial: nome da rua, nome do bairro, nome do município, nome do estado, nome do país, nome do continente, planeta Terra, Sistema Solar, Via Láctea, aglomerado de galáxias, superaglomerado de galáxias e Universo.

Atividade(s) adaptada(s) acessível(is)

1. Converse com um colega sobre qual é o lugar de vocês no Universo, pensando desde o endereço do local onde vocês vivem até o nível mais elevado de organização do Universo, que são os superaglomerados de galáxias. Ao final, faça um resumo do que conversaram em seu caderno.

Resposta: Espera-se que os estudantes argumentem sobre um nível crescente de organização espacial: nome da rua; nome do bairro; nome do município; nome do estado; nome do país; nome do continente; planeta Terra; Sistema Solar; Via Láctea; aglomerado de galáxias; superaglomerado de galáxias; e Universo.

2. Considerando a existência de substâncias simples e compostas na Terra primitiva, elabore hipóteses de como a vida teria surgido no planeta.

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes a refletir sobre as possíveis hipóteses de origem da vida, considerando as condições da Terra primitiva. Os estudantes podem comentar que as moléculas simples provavelmente se combinaram, formando moléculas mais complexas, que possibilitaram a formação das primeiras células.

3. Considerando o processo de formação da Terra, qual foi a importância do resfriamento do planeta?

Resposta: Espera-se que os estudantes comentem que o resfriamento foi essencial para possibilitar a formação das camadas do planeta, como a crosta terrestre, e, consequentemente, dos continentes. Além disso, a redução de temperatura foi o que tornou viável a formação de água líquida, com posterior formação dos primeiros mares e oceanos e geração de condições para o surgimento da vida.

4. Leia o trecho de reportagem a seguir.

Descoberta de dois sistemas planetários em estrelas parecidas com o Sol

[...]

Um estudo publicado hoje na revista Astronomy & Astrophysics revela a descoberta de dois novos sistemas planetários orbitando estrelas semelhantes ao nosso Sol, também conhecidas como análogas solares.

[...]

DESCOBERTA de dois sistemas planetários em estrelas parecidas com o Sol. Laboratório Nacional de Astrofísica, 15 dez. 2023. Disponível em: https://s.livro.pro/lgeiu0. Acesso em: 26 jul. 2024.

O trecho de reportagem cita a descoberta de dois sistemas planetários em outras regiões do Universo. Como ocorre a formação de sistemas planetários?

5. As placas tectônicas são grandes blocos de rochas presentes na superfície terrestre e estão associadas à ocorrência de terremotos e vulcões e à formação das cordilheiras, por exemplo. Sua formação data de cerca de 3,2 bilhões de anos, quando a superfície terrestre deixou de ser extremamente quente, fragmentando-se e originando as placas.

a ) Proponha um modelo que represente como seria a Terra atualmente caso não tivesse ocorrido a fragmentação da crosta terrestre, com consequente formação das placas tectônicas.

Atividade(s) adaptada(s) acessível(is)

a ) Descreva como seria a Terra atualmente caso não tivesse ocorrido a fragmentação da crosta terrestre, com consequente formação das placas tectônicas.

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes a refletir sobre as transformações que ocorreram na Terra ao longo do tempo, como elas interferem na atual formação do planeta e o papel das placas tectônicas. Espera-se que descrevam a Terra com uma aparência bastante diferente da atual. Eles podem citar que na ausência de placas tectônicas a aparência e a conformação dos continentes seriam diferentes da atual, e o relevo, possivelmente, seria plano, sem formações montanhosas, por exemplo. Além disso, não haveria atividade vulcânica nem terremotos, uma vez que esses fenômenos estão diretamente relacionados à dinâmica das placas tectônicas.

b ) Analise as imagens a seguir, que representam as mudanças ocorridas na organização dos continentes ao longo do tempo pela movimentação das placas tectônicas. Em sua opinião, o que se pode esperar que aconteça com os continentes, partindo da atual organização, nos próximos milhões de anos?

Imagens sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração do globo terrestre. Os continentes atuais estão unidos ao centro do globo, compondo a Pangeia.

Ilustração do globo terrestre. Na região norte, está a Laurásia composta pela América do Norte, no centro-sul, está Gondwana composto pela América do Sul, África, Índia, Austrália e Antártida.

Ilustração do globo terrestre. Na porção norte, estão América do Norte e Eurásia, no centro-sul, estão a América do Sul e África unidas, e a Índia separada, ena porção sul, estão Austrália e Antártida unidas.

Ilustração do globo terrestre com os continentes nas posições atuais. América do Norte na região noroeste, e América do Sul no Oeste, África na região central, Europa e Ásia no norte, Austrália no sudeste e Antártida no sul.

Representação de diferentes momentos (1 a 4) da mudança na organização dos continentes ao longo de milhões de anos.

Imagens elaboradas com base em: TEIXEIRA, Wilson et al. (org.). Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de textos, 2000. p. 98-99.

PRESS, Frank et al. Para entender a Terra. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. p. 66-67.

Atividade(s) adaptada(s) acessível(is)

b ) Sabendo que ao longo do tempo, em razão da movimentação das placas tectônicas, ocorreram mudanças na organização dos continentes, em sua opinião, o que se pode esperar que aconteça com os continentes, partindo da atual organização, nos próximos milhões de anos?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes a reconhecer a Terra como um sistema dinâmico e que continua se alterando. Espera-se que eles comentem que, possivelmente, a organização dos continentes vai se alterar, afastando alguns continentes enquanto aproxima outros. Alguns estudiosos afirmam que ocorrerá a formação de um novo supercontinente.

Respostas das questões 4 e 5 nas Orientações para o professor.

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Terra em transformação

2. Em sua opinião, atualmente, a Terra continua em transformação? Justifique sua resposta.

Resposta nas Orientações para o professor.

3. Todas as formas de vida na Terra necessitam das mesmas condições ambientais para existirem? Justifique.

Resposta: O objetivo desta questão é levar os estudantes a uma reflexão sobre as condições essenciais para a existência das diferentes formas de vida na Terra. Espera-se que eles comentem que tais condições são variáveis, uma vez que há seres vivos – os humanos, por exemplo – que vivem em ambientes com recursos considerados extremos para outras espécies.

A Terra se formou há cerca de 4,6 bilhões de anos a partir da poeira estelar, durante a formação do Sistema Solar. Ao longo do tempo, o planeta sofreu diversas modificações, até adquirir as características atuais. Conheça algumas delas a seguir.

A. 4,6 – 4 bilhões de anos atrás

A Terra era um ambiente com intensa atividade vulcânica e presença de rios de lava, além de receber o impacto de inúmeros meteoritos. As altas temperaturas causaram o derretimento do material que constituía o planeta, iniciando a diferenciação das camadas (crosta terrestre, manto e núcleo). Ao longo do tempo, essa diferenciação, associada aos movimentos da Terra e de convecção do material que compõe parte do seu núcleo externo, gerou o campo magnético terrestre.

As porções da crosta terrestre não eram estáveis, sendo constantemente derretidas. Nesse ambiente, pela ação da gravidade, gases se desprenderam do manto e se acumularam ao redor do planeta, originando a atmosfera primordial.

B. 2,8 – 2,2 bilhões de anos atrás

O bombardeamento da Terra por meteoritos se tornou menos frequente, o que possibilitou a manutenção de pequenas porções da crosta terrestre, similares a ilhas vulcânicas.

A atmosfera era rica em gases, como o dióxido de carbono e o gás metano abre parênteses CH subscrito 4 fecha parênteses $abre parênteses CH subscrito 4 fecha parênteses$ , sendo o gás oxigênio abre parênteses O subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses O subscrito 2 fecha parênteses$ quase inexistente. O volume de água líquida aumentou, formando um grande oceano, no qual surgiram os primeiros seres vivos, responsáveis pela adição de gás oxigênio à água por meio da fotossíntese. Com o passar do tempo, esse gás foi incorporado à atmosfera terrestre, levando ao surgimento de organismos aeróbios, por exemplo.

C. Aproximadamente 900 milhões de anos atrás

Nesse período, havia um supercontinente conhecido como Rodínia, que abrangia quase todas as porções continentais. O rompimento dele, há cerca de 800 milhões de anos, resultou na absorção de gás carbônico. A redução da concentração desse gás na atmosfera prejudicou drasticamente o efeito estufa natural, tornando o clima terrestre extremamente frio.

Imagens elaboradas com base em: ANDERSON, Michael (ed.). Investigating the history of Earth. New York: Britannica Educational Publishing, 2012. SOROKHTIN, O. G.; CHILINGARIAN, G. V.; SOROKHTIN, N. O. Evolution of Earth and its climate: birth, life and death of Earth. Amsterdam: Elsevier, 2010.JAGGARD, Victoria. Travel Through deep time with this interactive Earth. Smithsonian Magazine, 30 set. 2014. Disponível em: https://s.livro.pro/33d7je. Acesso em: 25 jul. 2024.

Imagens sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de uma esfera, com coloração não uniforme, apresentando cor em tons de vermelho e algumas manchas esbranquiçadas na superfície. — Representação da Terra durante éon Hadeano (4,6 – 4 bilhões de anos).

Ilustração de uma esfera, com coloração azul e algumas manchas escuras; com quatro áreas de formato irregular em tons marrons e azul claro. — Representação da Terra no final do éon Arqueano (4 – 2,5 bilhões de anos) e início do éon Proterozoico (2500 - 542 milhões de anos).

Ilustração de uma esfera, com coloração em tons de azul, com algumas manchas escuras. Uma área grande de formato irregular em tons marrons. — Representação da Terra e de parte do supercontinente Rodínia no éon Proterozoico (2,5 bilhões - 542 milhões de anos).

Professor, professora: As divisões do tempo geológico serão estudadas com detalhe na unidade 2 desta obra didática.

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D. Aproximadamente 650 milhões de anos atrás

Ao final do éon Proterozoico, todas as regiões da Terra eram cobertas por gelo. Algumas teorias sugerem que os movimentos tectônicos mantiveram uma intensa atividade vulcânica na Terra, responsável por liberar gás carbônico. Esse gás se acumulou na atmosfera, favorecendo o efeito estufa e, consequentemente, aumentando a temperatura do planeta.

E. Aproximadamente 170 milhões de anos atrás

Os seres vivos ocupavam os ambientes aquáticos e terrestres, e o supercontinente Pangea se separou em Laurásia e Gondwana. Com intensa atividade vulcânica nas bordas das placas tectônicas, o ar ficou rico em gás carbônico, o que tornou o clima mais quente.

F. Atualmente

Desde cerca de 8 mil anos atrás, o planeta passa por um período interglacial quente. As calotas polares estão concentradas nos polos e há grande diversidade de climas no planeta. A Terra sofreu diversos processos de reorganização continental, passando por mudanças climáticas, alterações no nível dos oceanos e eventos de extinção e de diversificação de espécies. Atualmente, o ser humano é considerado um dos principais agentes modificadores do planeta.

Imagens sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de uma esfera, com coloração esbranquiçada com manchas azuladas. — Representação da Terra coberta por gelo no final do éon Proterozoico (2,5 bilhões – 542 milhões de anos).

Ilustração de uma esfera com tons de azul claro e escuro, e com diversas áreas com formato irregular com coloração esverdeada e marrom. — Representação da Terra em meados do período Jurássico (201 – 145 milhões de anos).

Ilustração de uma esfera com tons de azul claro e escuro, e com diversas áreas com formato irregular com coloração esverdeada e marrom, representando o continente americano. — Representação da Terra atual.

Imagens elaboradas com base em: ANDERSON, Michael (ed.). Investigating the history of Earth. New York: Britannica Educational Publishing, 2012. SOROKHTIN, O. G.; CHILINGARIAN, G. V.; SOROKHTIN, N. O. Evolution of Earth and its climate: birth, life and death of Earth. Amsterdam: Elsevier, 2010.JAGGARD, Victoria.Travel Through deep time with this interactive Earth. Smithsonian Magazine,30 set. 2014. Disponível em: https://s.livro.pro/33d7je. Acesso em: 25 jul. 2024.

As alterações pelas quais a Terra passou desde sua origem possibilitaram o desenvolvimento de condições adequadas ao surgimento e à diversificação da vida no planeta. Estudaremos algumas dessas condições a seguir.

Atmosfera terrestre

Uma das características que a Terra desenvolveu ao longo de sua transformação é a presença da atmosfera terrestre. Ao longo do tempo, a composição e a espessura dessa camada de ar se alteraram e adquiriram características essenciais a diversas formas de vida. Além disso, muitos dos componentes da atmosfera terrestre são indispensáveis aos seres vivos e incorporados por eles ao longo do ciclo da vida.

A composição gasosa da atmosfera terrestre atual consiste em 78,08% de nitrogênio, 20,95% de oxigênio e 0,98% de outros gases.

Professor, professora: Ao abordar a composição da atmosfera terrestre atual, comente com os estudantes que os dados se referem à troposfera, camada na qual vivemos e que está mais próxima da superfície terrestre. Os valores das porcentagens não somam exatamente 100% por causa do arredondamento e de incertezas. A quantidade de água é bastante variável, mas geralmente corresponde a 1%.

4. A existência da vida na Terra como a conhecemos seria possível se não houvesse a atmosfera?

Resposta: O objetivo desta questão é levantar os conhecimentos prévios dos estudantes a respeito da importância da atmosfera terrestre e dos gases nela existentes para a vida na Terra, inclusive a dos seres humanos. Comentários nas Orientações para o professor.

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O gás oxigênio, por exemplo, é essencial para o crescimento e o desenvolvimento de muitos seres vivos. Já o gás nitrogênio é o mais abundante no ar atmosférico. O nitrogênio abre parênteses N fecha parênteses $(N)$ é um dos componentes das moléculas de proteínas e do material genético dos seres vivos. Entre os outros gases, podemos destacar o gás carbônico,que é essencial à fotossíntese, sendo o carbono abre parênteses C fecha parênteses $(C)$ um dos principais componentes das moléculas orgânicas. Além do dióxido de carbono, é possível citar argônio abre parênteses A r fecha parênteses $(Ar)$ ; neônio abre parênteses N e fecha parênteses $(Ne)$ ; hélio abre parênteses He fecha parênteses $(He)$ ; criptônio abre parênteses K r fecha parênteses $(Kr)$ ; xenônio abre parênteses X e fecha parênteses $(Xe)$ ; gás hidrogênio abre parênteses H subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses H subscrito 2 fecha parênteses$ ; óxido nitroso abre parênteses N subscrito 2 O fecha parênteses $abre parênteses N subscrito 2 O fecha parênteses$ ; monóxido de carbono abre parênteses CO fecha parênteses $(CO)$ ; dióxido de nitrogênio abre parênteses N O subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses N O subscrito 2 fecha parênteses$ ; dióxido de enxofre abre parênteses S O subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses S O subscrito 2 fecha parênteses$ ; ozônio abre parênteses O subscrito 3 fecha parênteses $abre parênteses O subscrito 3 fecha parênteses$ ; e vapor de água.

Seres vivos, atmosfera e outros compartimentos da Terra estão constantemente interagindo uns com os outros. Sendo assim, a composição da atmosfera terrestre pode interferir nos seres vivos, e vice-versa.

A camada de ar se mantém ao redor da Terra por causa da ação da gravidade terrestre e desempenha diversos outros papéis essenciais à vida no planeta. Confira a seguir algumas das camadas da atmosfera terrestre e exemplos dos papéis desempenhados por cada uma delas.

Parte da atmosfera terrestre observada da Estação Espacial Internacional. Nesta imagem, as diferentes colorações estão relacionadas à interação da luz solar com os diferentes componentes das camadas atmosféricas.

A. Mesosfera: a atmosfera da Terra atua como um escudo, protegendo o planeta contra corpos celestes que vagueiam no espaço, como os meteoroides. Ao atingir essa camada de ar, tais fragmentos de rocha reduzem seu tamanho ou se desintegram por completo, em razão do atrito com o ar. Esse atrito faz esses corpos entrarem em combustão, principalmente na região da mesosfera, quando passam a ser chamados de meteoros ou, popularmente, estrelas cadentes e podem ser vistos da superfície da Terra.

B. Estratosfera: região rica em gás ozônio, atua como um filtro, absorvendo e retendo parte da radiação ultravioleta proveniente do Sol. Como resultado, essa radiação atinge a superfície terrestre com menos intensidade e os seres vivos são protegidos da ação nociva dela.

C. Troposfera: é especificamente na troposfera que ocorre a maioria dos fenômenos relacionados ao clima e essenciais à manutenção dos ecossistemas e da vida na Terra, como as chuvas. Nessa camada atmosférica, observa-se a maior concentração de vapor de água, favorecendo a formação de nuvens e, consequentemente, de chuvas.

Fotografia de uma paisagem, com o céu escuro com traços e pontos luminosos. Abaixo está o solo arenoso. — Meteoros vistos no céu da China, em 2023.

Fotografia de um local urbano com o céu com coloração acinzentada e muitas nuvens. Abaixo, há construções, ruas e vegetação. — Nuvens de chuva sobre Brasília (DF), em 2024.

Professor, professora: Ao abordar as camadas da atmosfera terrestre com os estudantes, enfatize que nesse momento foram dadas informações gerais sobre a importância de três camadas da atmosfera terrestre para a vida na Terra. No entanto, a atmosfera apresenta um total de cinco camadas, incluindo a termosfera e a exosfera.

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Efeito estufa natural

A temperatura média do planeta Terra, de cerca de 15 graus Celsius $15 graus Celsius$ , é considerada uma característica que favorece a existência da vida. A manutenção dessa temperatura está relacionada à atmosfera terrestre. Isso porque essa camada de ar apresenta os chamados gases de efeito estufa, como dióxido de carbono, que absorvem e retêm parte do calor que seria dissipado para o espaço.

Assim, ao reter parte da energia térmica emitida pelo Sol que seria dissipada para o espaço, a atmosfera terrestre contribui para que a temperatura no planeta permaneça relativamente constante, em uma faixa adequada à vida como conhecemos. Essa atuação da atmosfera na manutenção da temperatura terrestre é possível em razão do efeito estufa natural da Terra, como explicado a seguir.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

Esquema. Na parte superior em fundo escuro, representando o espaço, com o Sol; na parte inferior, encontra-se o planeta Terra, com áreas de vegetação, água e área urbana. Acima da superfície terrestre há uma camada de coloração clara. O número um indica uma seta saindo do Sol em direção a Terra, que bifurca, parte da seta chega à Terra, e a outra parte até a camada clara e volta em direção ao espaço. O número dois indica uma seta, que bifurca, saindo da Terra em direção ao espaço, uma parte da seta chega ao espaço, o número 3, enquanto a outra parte vai até a camada de coloração clara e volta para a Terra, número quatro. — Representação do efeito estufa natural da Terra.

Imagem elaborada com base em: CLIMATE Science Investigations (CSI). Nasa. Disponível em: https://s.livro.pro/crsw8u. Acesso em: 25 jul. 2024.

1. A radiação solar incide sobre a Terra e a maior parte dela penetra na atmosfera terrestre, enquanto o restante é refletido para o espaço.

2. Parte da radiação que penetra na atmosfera atinge a superfície terrestre e os oceanos, aquecendo-os, enquanto o restante é refletido.

3. Parte da radiação refletida se dissipa para o espaço, enquanto o restante é retido por gases da atmosfera, como o gás carbônico e o gás metano, resultando no chamado efeito estufa natural.

4. A radiação retida na Terra aquece o ar próximo à superfície terrestre, contribuindo para a manutenção da temperatura do planeta.

5. Como os seres vivos podem interferir, de modo natural, na composição da atmosfera terrestre?

Resposta: Espera-se que os estudantes comentem que essa interação com a atmosfera da Terra pode ocorrer de diferentes maneiras, por exemplo, por meio da respiração de alguns seres vivos, da realização da fotossíntese e da transpiração.

6. A atmosfera é uma camada de ar uniforme, que desempenha os mesmos papéis ao longo de toda sua extensão? Justifique.

Resposta: Espera-se que os estudantes comentem que a atmosfera terrestre não é homogênea, ela tem diferentes camadas, que têm composição variada e desempenham papéis diferentes.

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Luz solar

Leia o trecho da reportagem a seguir.

[...]

O Sol deve ter 4.5 bilhões de anos. Já deve ter gasto um pouco mais da metade do hidrogênio disponível em seu núcleo. Ainda possui combustível suficiente para irradiar dessa forma por no mínimo mais 4.5 bilhões de anos quando expandirá sua atmosfera resfriada e contrairá o núcleo ainda aquecido. [...]

SANTOS, Túlio Jorge dos. Sol: estrutura e evolução. Observatório Astronômico Frei Rosário. Disponível em: https://s.livro.pro/ow3j8i. Acesso em: 25 jul. 2024.

7. O Sol, assim como outras estrelas, tem um ciclo, que inclui tanto a formação da estrela quanto sua morte. No caso do Sol, o texto cita que sua morte ocorrerá daqui a 4,5 bilhões de anos, aproximadamente. O que você acha que acontecerá na Terra quando o Sol morrer?

Resposta: O objetivo desta questão é levantar os conhecimentos prévios dos estudantes a respeito da importância do Sol para a vida na Terra. Espera-se que eles reconheçam que sem o Sol o planeta seria muito frio, a água deixaria de ser líquida, não haveria luminosidade e, provavelmente, nem as formas de vida que conhecemos atualmente. A ausência de água líquida e energia luminosa impediria a realização da fotossíntese e, como resultado, não seria possível a atual diversidade de vida terrestre.

O Sol é a estrela do Sistema Solar, fornecendo luz e calor aos astros desse sistema planetário. Como estudamos anteriormente, por causa da composição e da concentração dos gases atmosféricos da Terra, parte desse calor é retido por meio do efeito estufa natural.

Além disso, a energia proveniente do Sol é utilizada em um processo essencial à vida na Terra: a fotossíntese. Em determinado momento do desenvolvimento do planeta, seres vivos microscópicos começaram a utilizar a energia dos raios solares para transformar moléculas mais simples, como gás carbônico e água, em moléculas mais complexas, a exemplo da glicose abre parênteses C subscrito 6 H subscrito 12 O subscrito 6 fecha parênteses $abre parênteses C subscrito 6 H subscrito 12 O subscrito 6 fecha parênteses$ , por meio da fotossíntese. As cianobactérias primitivas provavelmente foram as primeiras formas de vida a realizar fotossíntese na Terra.

Esses processos contribuíram para alterar a composição da atmosfera terrestre ao longo do tempo. Observe o gráfico a seguir.

Professor, professora: Ao abordar o gráfico, comente com os estudantes que o valor 0,0 indicado no eixo x $x$ representa o tempo presente.

Concentração atmosférica de O subscrito 2 $O subscrito 2$ ao longo da história evolutiva da Terra

Gráfico de linha. No eixo vertical estão os valores de oxigênio atmosférico em porcentagem, no eixo horizontal estão os anos em bilhões de anos antes do presente, e na parte superior do gráfico há letras como marcadores. Os dados são: a linha é crescente, inicia entre zero e 10 por cento de oxigênio entre 3,2 bilhões de anos a 2,4 bilhões de anos, referente a letra C; entre 10 e 20 por cento de oxigênio aproximadamente há 2,2 bilhões de anos na letra D; cerca de 20 por cento de oxigênio há 1 bilhão de anos na letra E; um pico de cerca de 30 por cento de oxigênio entre as letras E e F e cerca de 20 por cento a partir de 0,4 bilhões de anos para letra F. As letras A e B estão marcadas antes do início da linha do gráfico, com A localizado entre 0 a 4,5 milhões de anos, e B localizado entre 3,7 e 3,2 milhões.

A. Formação da Terra.

B. Primeiras formas de vida (procariontes simples) fotossintetizantes. A fotossíntese realizada por esses seres vivos não gerava gás oxigênio.

C. Primeiras cianobactérias produtoras de gás oxigênio. A fotossíntese realizada por esses seres vivos gerava gás oxigênio.

D. Eucariontes aeróbicos.

E. Algas.

F. Plantas terrestres.

Fonte de pesquisa: RENSTROM, Joelle. How manganese played a pivotal role in photosynthesis and oxidation protection. Nasa, 11 abr. 2019. Disponível em: https://s.livro.pro/yloy6q . Acesso em: 26 jul. 2024.

8. O que é possível concluir com a análise do gráfico?

Resposta. O objetivo desta questão é levar os estudantes a analisar os dados apresentados no gráfico e a refletir sobre eles. Comentários nas Orientações para o professor.

Como podemos observar no gráfico, até o surgimento das formas de vida capazes de realizar fotossíntese, as taxas de gás oxigênio permaneceram baixas. Com o surgimento desses seres vivos, esse gás passou a ser liberado no ambiente, aumentando sua concentração e possibilitando o desenvolvimento de seres aeróbios, que o utilizam na obtenção de energia. Houve também a evolução das algas e das plantas terrestres, capazes de realizar fotossíntese e gerar gás oxigênio.

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Efeito estufa em outros planetas

Uma fonte de calor não é o único fator necessário à manutenção da temperatura em condições adequadas e relativamente constante, essenciais à vida. Um dos fatores que contribuem para essas condições na Terra é o efeito estufa, que mantém a temperatura na superfície. Esse fenômeno tem relação com a distância entre o Sol (fonte de calor) e o planeta e o quanto desse calor é mantido próximo à superfície.

Segundo estudos, alguns planetas do Sistema Solar estão na chamada zona habitável, uma região em torno do Sol onde as temperaturas não são muito elevadas nem muito baixas, possibilitando a existência de água no estado líquido. No entanto, o fato de estarem nessa zona não garante que as temperaturas sejam adequadas.

Astros (dimensões)

Marte: aproximadamente 6.794 quilômetros $6.794 quilômetros$ de diâmetro.

Mercúrio: aproximadamente 4.879 quilômetros $4.879 quilômetros$ de diâmetro.

Sol: aproximadamente 1.390.000 quilômetros $1.390.000 quilômetros$ de diâmetro.

Terra: aproximadamente 12.756 quilômetros $12.756 quilômetros$ de diâmetro.

Vênus: aproximadamente 12.104 quilômetros $12.104 quilômetros$ de diâmetro.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

Nesta imagem, a área em vermelho (A) representa a região em torno do Sol onde a temperatura é muito elevada. A zona habitável do Sistema Solar está em verde (B). Já a porção em azul (C) representa a área onde a temperatura é muito baixa.

Ilustração do Sistema Solar. À esquerda, está o Sol, e ao redor, elipses com os planetas Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Entre as elipses de Mercúrio e Vênus, a coloração é avermelhada, com a indicação da letra A. Entre as elipses de Vênus à Marte, a coloração é esverdeada, com a indicação da letra B. Após a elipse de Marte, a coloração é azulada, com a indicação da letra C. — Representação das diferentes zonas de temperatura do Sistema Solar (A, B e C), com alguns de seus planetas.

Imagem elaborada com base em: NASA. The TRAPPIST-1 Habitable Zone. Jet Propulsion Laboratory, 22 fev. 2017. Disponível em: https://s.livro.pro/h06iqo. Acesso em: 28 out. 2024.

Professor, professora: Diga aos estudantes que a Terra também tem uma fonte interna de calor, proveniente das camadas do planeta.

Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol e sua atmosfera é praticamente inexistente, resultando em uma grande amplitude térmica, com temperatura de aproximadamente 430 graus Celsius $430 graus Celsius$ durante o dia e menos 180 graus Celsius $menos 180 graus Celsius$ durante a noite. Tais temperaturas impedem a existência de água no estado líquido.

Vênus está localizado na zona habitável. No entanto, o efeito estufa nesse planeta é muito intenso, resultando em temperatura média de aproximadamente 480 graus Celsius $480 graus Celsius$ . Esse fato está relacionado à composição de sua atmosfera, com alta concentração de gás carbônico – aproximadamente 96,5 % .

A atmosfera de Marte, apesar de sua posição favorável em relação ao Sol (zona habitável), é bastante delgada, composta principalmente de dióxido de carbono, gás nitrogênio e gás argônio. Como resultado, as temperaturas variam entre 20 graus Celsius $20 graus Celsius$ e menos 153 graus Celsius $menos 153 graus Celsius$ , sendo consideradas inadequadas à maior parte das formas de vida da Terra atual.

a ) Atualmente, a Terra é o único planeta capaz de abrigar vida no Sistema Solar. Escreva em seu caderno um texto dissertativo sobre essa afirmativa.

Resposta pessoal. Espera-se que os estudantes comentem em seus textos que a Terra é o único planeta que conhecemos que, até o momento, engloba diversos fatores essenciais à maioria das formas de vida que conhecemos, como temperatura média adequada, água em estado líquido, sua posição em relação ao Sol e a existência de atmosfera com composição e concentração específicas de determinados gases.

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Água

Diariamente você fornece água ao seu corpo, bebendo-a ou ingerindo-a pelo consumo de alimentos.

A água é essencial para todas as formas de vida, desde as constituídas por uma única célula até os grandes organismos pluricelulares. Essa substância apresenta algumas características únicas e desempenha papéis essenciais nos organismos. A quantidade necessária, no entanto, varia entre os organismos e deve ser mantida em níveis adequados.

A manutenção da quantidade adequada de água no corpo é tão importante que, no caso dos seres humanos, por exemplo, o próprio organismo apresenta mecanismos que eliminam o excesso de água e que sinalizam a necessidade de ingestão dessa substância, como a sensação de sede.

9. Qual é a importância de ingerir diariamente a quantidade adequada de água?

Resposta nas Orientações para o professor.

10. Qual é a importância da ingestão de água potável?

Resposta: Espera-se que os estudantes comentem que a água potável é essencial para a manutenção da saúde, uma vez que apresenta condições adequadas de consumo (livre de patógenos e outros elementos prejudiciais).

Fotografia do planeta Terra com a face voltada para os continentes da América do Norte e América do Sul, e nuvens sobre eles. — Planeta Terra visto do espaço.

Compartilhe ideias

Atualmente, cerca de 70% da superfície da Terra é coberta por água. Desse volume, aproximadamente 97,5% correspondem à água salgada. Por isso, é fundamental utilizar de maneira consciente a água doce disponível.

a ) Junte-se a um colega e elaborem um texto com argumentos que justifiquem a importância do consumo consciente da água e citem atitudes que podem auxiliar nesse processo.

Resposta nas Orientações para o professor.

A vida se originou e se mantém em razão de uma série de processos químicos que ocorrem por intermédio da água, cuja estrutura molecular é única. Não há outra substância conhecida que desempenhe papéis semelhantes aos da água.

Por exemplo, a água é considerada um solvente universal, em razão da sua capacidade de dissolver solutos variados. Essa característica possibilita que ela atue no transporte de diferentes substâncias no organismo, como nutrientes, gases e resíduos gerados nas células. Também é o meio no qual ocorrem diversas reações químicas, além de participar da síntese de moléculas, como nutrientes, enzimas e hormônios.

Dica

Em uma solução, ou seja, em uma mistura do tipo homogênea, a substância capaz de dissolver outros materiais é o solvente. Já o material que é dissolvido pelo solvente e, geralmente, apresenta-se em menor quantidade é o soluto.

Outra característica da água é que ela libera e absorve calor lentamente, quando comparada a outras moléculas. Assim, para que sua temperatura seja alterada, é necessário que receba ou libere grande quantidade de calor. Essa característica auxilia no controle da temperatura corporal de alguns seres vivos, mantendo-a adequada, independentemente da temperatura ambiente. Isso também possibilita que a temperatura no interior das células se mantenha relativamente constante, favorecendo a ocorrência de diferentes reações químicas.

Além disso, a água é o meio no qual diversas espécies vivem e se reproduzem, portanto é essencial para a manutenção delas no ambiente.

Professor, professora: Ao citar que a água libera e absorve calor lentamente, comente com os estudantes que isso ocorre porque ela apresenta um calor específico elevado, ou seja, é necessária grande quantidade de energia para alterar em 1 grau Celsius $1 grau Celsius$ a quantidade de 1 grama $1 grama$ de água. Também diga a eles que os seres vivos capazes de regular a própria temperatura são chamados de endotérmicos.

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PRÁTICA CIENTÍFICA

As plantas e a luz solar

Por dentro do contexto

Quando os girassóis estão em crescimento, as alterações em seu caule, influenciadas pela incidência de luz solar, fazem que suas porções acima do solo se movimentem de Leste para Oeste, acompanhando a movimentação aparente do Sol no céu. Isso possibilita que as plantas aproveitem ao máximo a luz solar ao longo do período do dia. Em um estudo científico, pesquisadores concluíram que quando os girassóis são impedidos de realizar tal movimento ocorre diminuição da área foliar e da biomassa^✚ das plantas.

a ) Em sua opinião, de que modo a limitação de luz solar pode afetar o crescimento e o desenvolvimento de uma planta?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes, com base em seus conhecimentos prévios, a levantar hipóteses sobre a importância da luz solar para as plantas, como para a realização da fotossíntese.

Materiais

3 vasos pequenos para planta
sementes de feijão (Phaseolus vulgaris)
terra vegetal
água
2 caixas de sapato com tampa
tesoura com pontas arredondadas
papel sulfite
caneta esferográfica
papelão
fita adesiva
smartphone com câmera fotográfica

Professor, professora: Ao explorar os materiais necessários à atividade, se necessário, é possível utilizar um único smartphone para registrar os resultados dos experimentos de toda a turma. Caso esse tipo de equipamento não esteja disponível, oriente os estudantes a registrar os resultados observados por meio de desenhos coloridos com lápis de cor.

Como proceder

A. Com a caneta e o papel sulfite, produza etiquetas com os números 1, 2 e 3. Cole cada uma delas nos vasos, com a fita adesiva e, em cada um deles, coloque terra vegetal e adicione cinco sementes de feijão. Afunde-as no substrato cerca de meio centímetro.

B. Com a tesoura, faça um orifício na lateral de uma das caixas. Recorte dois retângulos de papelão, faça um orifício circular em cada um deles e fixe-os no interior da caixa com a fita adesiva.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de uma caixa retangular posicionada na vertical, com a tampa aberta. No interior, há duas divisórias retangulares na horizontal, cada uma com um orifício e um orifício na parte superior da lateral esquerda. — Imagem referente à etapa B.

C. Escolha um lugar que receba incidência direta de luz solar na maior parte do dia. Posicione a caixa verticalmente, coloque o vaso 2 no interior dessa caixa e feche sua tampa.

D. Posicione a outra caixa, sem os orifícios, verticalmente ao lado da primeira e coloque o vaso 3 dentro dela.

E. Coloque o vaso 1 ao lado das caixas com os vasos.

F. Adicione água no solo dos vasos todos os dias, durante 14 dias.

G. Fotografe e registre no caderno, diariamente, o que ocorre em cada um dos vasos durante os 14 dias do experimento.

Análise e divulgação

1. As plantas germinaram e se desenvolveram da mesma maneira nos três vasos? Justifique sua resposta.

2. Como você explicaria os resultados observados e relatados na questão 1?

3. Descreva o desenvolvimento da planta do vaso 2 comparando-a com a do vaso 1.

4. Explique o que aconteceu no vaso 2. Esse tipo de desenvolvimento pode ser vantajoso para a planta?

5. Com as fotografias do período de observação, façam um vídeo de divulgação dos resultados e das principais conclusões elaboradas na prática. Divulgue o vídeo para outras turmas e para os familiares.

Respostas nas Orientações para o professor.

Biomassa:: matéria orgânica utilizada na produção de energia.^↰

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ATIVIDADES

1. Leia o trecho do texto a seguir e responda às questões propostas.

[...]

Segundo a hipótese mais aceita, a Lua teria se formado a partir do material ejetado quando um corpo celeste com o tamanho de Marte colidiu com a Terra primitiva. [...]

"Estudar a Lua é importante porque o satélite natural é como se fosse um registro da Terra congelado no tempo, já que muito do que existiu aqui há bilhões de anos foi preservado lá pela inexistência das dinâmicas internas do astro" [...].

FREIRE, Diego. A idade da Lua. Pesquisa Fapesp, 29 jul. 2019. Disponível em: https://s.livro.pro/rq2uey. Acesso em: 26 jul. 2024.

a ) De acordo com o trecho do texto, por que estudar a Lua pode contribuir para conhecermos a história da Terra primitiva?

O estudo da Lua pode auxiliar na compreensão da Terra primitiva, porque, de acordo com hipóteses, o satélite teria se formado de fragmentos da Terra, ejetados no espaço após a colisão de um corpo celeste do tamanho de Marte com a Terra. Assim, registros da Terra primitiva foram preservados ao longo do tempo na Lua, tornando-a uma fonte de informação a respeito desse momento da história evolutiva terrestre.

b ) Cite as principais características da Terra que atuam como condições necessárias para o planeta abrigar vida como a conhecemos.

Espera-se que os estudantes citem condições como: presença de atmosfera com composição e concentração específicas, incluindo, por exemplo, gases oxigênio, carbônico e nitrogênio e vapor de água; presença de água líquida; temperaturas médias adequadas, em torno de 15 graus Celsius $15 graus Celsius$ .

2. Leia a tirinha a seguir.

Tirinha com três quadrinhos. Q1. À direita, Armandinho, um menino com cabelos azuis, camiseta, short e mochila. Ele está de pé, olhando para frente. À esquerda, há uma fala de uma pessoa de fora da cena que diz: ESSENCIAL À VIDA DE TODOS OS SERES VIVOS, COMEÇA COM A LETRA A... Em seguida outra fala: COMO VOCÊ CONSEGUIU ERRAR ESSA?! Q2. Armandinho olha para baixo, e à esquerda a fala de uma pessoa fora da cena: É ÓBVIO QUE É ÁGUA! O QUE VOCÊ COLOCOU NA PROVA?!! Q3. Armandinho responde olhando para cima, em direção as pernas de uma pessoa adulta: AMOR!

BECK, Alexandre. Armandinho três. Florianópolis: A. C. Beck, 2014. p. 46.

a ) Explique com suas palavras a afirmação do pai do personagem Armandinho nos dois primeiros quadrinhos.

b ) Junte-se a um colega e conversem sobre a afirmação de Armandinho e como ela pode ser relacionada com o previsto em documentos oficiais, como o Estatuto da Criança e do Adolescente (ECA) e o Estatuto da Juventude. Para isso, façam um estudo sobre esses documentos.

Respostas nas Orientações para o professor.

3. Leia o trecho do texto a seguir e responda às questões.

[…]

A origem dos oceanos está intimamente ligada à formação da atmosfera e ao resfriamento do planeta e formação da litosfera. É da atmosfera que veio pelo menos 50% da água que preenche as bacias oceânicas (acredita-se que outros 50% têm origem em meteoritos). […]

ORIGEM dos oceanos. Instituto Oceanográfico – Universidade de São Paulo. Disponível em: https://s.livro.pro/sjsl6w. Acesso em: 25 jul. 2024.

a ) Como é possível estabelecer uma relação entre a atmosfera terrestre e a formação de oceanos?

Resposta: Espera-se que os estudantes comentem que essa relação é possível porque o vapor de água presente na atmosfera, sob condições específicas, pode condensar e originar gotículas de água líquida, que precipitam e atingem a superfície da Terra e, consequentemente, os oceanos, recarregando-os.

b ) Em sua opinião, a inexistência da atmosfera impossibilitaria a existência de vida na Terra? Justifique sua resposta.

Resposta: Espera-se que os estudantes comentem que, na ausência da atmosfera, a vida na Terra como conhecemos não seria possível. Isso porque essa camada de ar possibilita a manutenção da temperatura média em uma faixa considerada adequada para a maioria das espécies de seres vivos e para a existência de água líquida, atua na proteção dos seres vivos contra a ação nociva dos raios solares e na disponibilização de gases essenciais aos seres vivos, como os gases oxigênio, carbônico e nitrogênio. Portanto, a atmosfera exerce um papel fundamental para a manutenção da vida.

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4. O gráfico a seguir apresenta as temperaturas corporais observadas em dois camelos: um hidratado e outro com privação de água, em estado de desidratação. Analise os dados desse gráfico e responda às questões que seguem.

Temperatura corpórea de um camelo em relação à sua taxa de hidratação

Gráfico de linha. No eixo vertical a temperatura retal em graus Celsius, e no eixo horizontal o tempo em dias. São dois gráficos, na parte superior o gráfico referente ao camelo desidratado, apresenta amplitude entre os picos superiores e inferiores de temperatura ao longo dos dias, a temperatura no dia 1 cai de aproximadamente de 38 graus para quase 35 graus, entre dia 1 e 2, sobe a 40 graus e cai para quase 35 graus, entre os dias 2 e 3, sobe a temperatura cerca de 40,5 graus e desce para 34,5 graus, entre os dias 3 e 4, sobe a temperatura cerca de 40,5 graus e desce para 34,5 graus. Abaixo o gráfico referente ao camelo hidratado, apresenta pequena amplitude entre os picos superiores e inferiores de temperatura ao longo dos dias, a temperatura no dia 1 cai de aproximadamente de 37 graus para 36 graus, entre dia 1 e 2, pico de 39 graus e cai para quase 37 graus, entre os dias 2 e 3, sobe a temperatura para 38 graus e desce para aproximadamente 37 graus, entre os dias 3 e 4, sobe a temperatura cerca de 38,5 graus e desce para 36 graus.

Fonte de pesquisa: SCHMIDT-NIELSEN, Knut. Regulação da temperatura. In: SCHMIDT-NIELSEN, Kunit. Fisiologia animal: adaptações e meio ambiente. 5. ed. São Paulo: Editora Santos, 2002. p. 273.

a ) O que você pode concluir pela observação desse gráfico?

b ) Qual foi a maior variação diária de temperatura corporal observada para o animal hidratado? E para o animal desidratado?

c ) A quantidade de água no organismo e a variação da temperatura corporal são diretamente proporcionais ou inversamente proporcionais? Justifique sua resposta.

d ) Como o estado de hidratação do animal pode interferir em sua temperatura corporal?

Respostas nas Orientações para o professor.

5. A Maratona das Areias (em francês, Marathon des Sables) é um evento que ocorre, anualmente, desde 1986. Nessa maratona, os atletas percorrem cerca de 250 quilômetros $250 quilômetros$ no deserto, onde as condições ambientais são bastante adversas. Cada participante deve carregar sua comida, seu saco de dormir e outros materiais necessários, bem como ingerir de 10 a 12 litros de água por dia.

Fotografia de pessoas adultas correndo em um local de deserto, de solo arenoso com rochas e pouca vegetação. — Participantes da Maratona das Areias no Deserto do Saara, no Marrocos, em 2023.

a ) O consumo diário de água recomendado para uma pessoa adulta varia e depende de vários fatores. Por que os participantes dessa maratona devem beber maiores quantidades de água do que o recomendado para a maioria das pessoas?

Resposta: Porque em condições de prova o organismo perde água e sais minerais em grande quantidade, principalmente na forma de suor.

b ) Qual é o principal problema de saúde relacionado à quantidade de água no corpo que os atletas dessa prova estão propensos a desenvolver? Faça uma pesquisa sobre os principais sintomas observados nas pessoas nessa situação.

Resposta: Desidratação. Os principais sintomas relacionados a essa condição são: sede excessiva; boca, faringe e pele secas; taquicardia; queda de pressão arterial; irritabilidade; olhos fundos; queda na produção de urina, suor e lágrimas; tonturas; dor de cabeça; sonolência; cansaço; e perda da consciência. Em casos mais graves, pode ocorrer convulsões e falência de órgãos, o que pode levar a pessoa à morte.

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A busca por vida além da Terra

Para iniciarmos o estudo sobre a busca por vida em outros locais do Universo, leia o texto a seguir e converse com os colegas sobre as questões apresentadas.

[…]

Nesse espaço inimaginavelmente vasto, a Terra e tudo que existe nela não passam de menos que um grão de areia. Com efeito, há mais estrelas no Universo que grãos de areia em todas as praias do nosso planeta. E, no entanto, ainda que não passe de um farelinho em meio à vastidão do Universo, nosso mundo tem uma peculiaridade que faz dele um lugar especial. Trata-se de um mundo com vida. Até o momento, o único que conhecemos que reconhecidamente serviu de palco para esse fenômeno incrível.

[…]

DUARTE, Rubens T. D.; RIBEIRO, Catherine G.; PELLIZARI, Vivian H. A magnífica versatilidade da vida microbiana em ambientes extremos da Terra. In: GALANTE, Douglas et al. (org.).Astrobiologia: uma ciência emergente. São Paulo: Tikinet Edição: IAG/USP, 2016. p. 10.

11. Por que a Terra abriga formas de vida e em outros planetas do Sistema Solar, até o momento, elas não são encontradas?

Resposta nas Orientações para o professor.

12. Em sua opinião, a existência de vida é uma característica exclusiva da Terra?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levar os estudantes a refletir sobre o tema, expondo seus conhecimentos prévios.

As perguntas listadas anteriormente são semelhantes às que intrigaram e ainda hoje intrigam estudiosos de diversas áreas do conhecimento. Embora muitas delas permaneçam sem respostas, os avanços nos estudos científicos e o desenvolvimento tecnológico possibilitaram ao ser humano ampliar seus conhecimentos sobre a Terra e o Universo, respondendo a algumas questões e, muitas vezes, resultando na formulação de outras. Nesse aspecto, desenvolveu-se uma nova área de estudo, a Astrobiologia, que, entre outros objetivos, busca conhecer a origem, a evolução, a distribuição e o futuro da vida na Terra e no Universo, bem como a possibilidade de existência de vida além do planeta em que vivemos.

Afinal, o que os cientistas buscam em outros astros do Universo, na tentativa de encontrar formas de vida? Leia o trecho de reportagem e observe a imagem a seguir.

Água líquida em Marte: qual o tamanho dessa descoberta?

Reservatório subterrâneo permanente de água líquida encontrado em Marte é um grande passo na procura por vida extraterrestre

ÁGUA líquida em Marte: qual o tamanho dessa descoberta? Jornal da USP, 3 ago. 2018. Disponível em: https://s.livro.pro/4b4so2. Acesso em: 26 jul. 2024.

Fotografia de uma superfície rochosa com uma cratera em formato circular, com diferenças de relevo. Próximo a borda inferior, há uma elipse e a indicação da letra A. — Vista da cratera Gale, em Marte. Nessa imagem, a elipse (A) marca o local de pouso da sonda espacial Curiosity, da Nasa, responsável por analisar essa cratera.

A cratera Gale tem cerca de 154 quilômetros $154 quilômetros$ de diâmetro. A área do pouso da sonda espacial é o local onde foram detectadas evidências de materiais cuja formação depende da presença de água.

A cratera Gale, em Marte, é considerada oficialmente o primeiro local capaz de ter abrigado vida no passado, além da Terra. Isso porque há nela resquícios da existência de água, além de minerais, como sulfato, cuja formação está relacionada à presença de água.

Várias condições são necessárias para o desenvolvimento da vida como a conhecemos, entre elas a existência de água. Por que os cientistas têm buscado por água líquida em outros astros do Universo? A água é uma molécula inorgânica, essencial às reações químicas que possibilitam a vida. Além disso, a análise de meteoritos, datados da origem do Sistema Solar, e de outros materiais presentes no espaço mostrou que a existência de moléculas orgânicas é comum em outros locais do Universo, além da Terra.

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As condições em diferentes áreas do Universo tornam possível a formação de moléculas mais complexas, como aminoácidos e nucleotídeos, essenciais à vida. Sabe-se também que há inúmeros sistemas planetários, e muitos destes podem apresentar características semelhantes às do Sistema Solar. A presença de água líquida, no entanto, é menos comum e exige condições mais específicas para que ocorra.

Como a existência de água líquida é um fator essencial à vida e, ao mesmo tempo, menos comum de ocorrer no Universo, os cientistas apontam que, para que um astro seja considerado habitável, ele deve, primeiramente, estar na zona habitável do sistema planetário.

Além da Terra, Vênus e Marte estão localizados na zona habitável do Sistema Solar. No entanto, Marte é o principal alvo das pesquisas astrobiológicas. Por quê? Acompanhe a seguir.

Astros (dimensões)

Marte: aproximadamente 6.794 quilômetros $6.794 quilômetros$ de diâmetro.

Vênus: aproximadamente 12.104 quilômetros $12.104 quilômetros$ de diâmetro.

Vênus apresenta tamanho e estrutura semelhantes aos da Terra, com núcleo, manto e crosta. Sua atmosfera é pouco espessa e constituída principalmente de gás carbônico, além de nuvens de ácido sulfúrico abre parênteses H subscrito 2 S O subscrito 4 fecha parênteses $abre parênteses H subscrito 2 S O subscrito 4 fecha parênteses$ . O intenso efeito estufa resulta em temperatura média de 470 graus Celsius $470 graus Celsius$ , o que o torna o planeta mais quente do Sistema Solar e impossibilita a existência de água líquida nele.

Segundo estudos, Vênus pode ter abrigado mares e oceanos em sua superfície, mas, com o avanço do efeito estufa, as temperaturas se elevaram, causando evaporação.

Ilustração de uma esfera, com coloração não uniforme, apresentando cor branca e tons de amarelo. — Representação do planeta Vênus.

Marte apresenta estrutura semelhante à da Terra, mas quase metade de seu tamanho. Além disso, a inclinação de seu eixo de rotação é de 25 graus $25 graus$ e o período de rotação é de 24,6 horas, semelhantes aos valores terrestres de 23 vírgula 4 graus $23 vírgula 4 graus$ e 23,9 horas, respectivamente.

A atmosfera marciana é pouco espessa e rica em gases carbônico, nitrogênio e argônio. A estrutura e a composição atmosféricas do planeta resultam em grande amplitude térmica, variando de 20 graus Celsius $20 graus Celsius$ a menos 153 graus Celsius $menos 153 graus Celsius$ .

Atualmente, Marte tem água congelada abaixo da superfície, nas regiões polares, e estudos recentes também indicam a presença de água líquida no planeta, abaixo da camada de gelo. Embora não tenha atualmente condições aparentes para existência de vida, estudos revelam que há bilhões de anos Marte provavelmente era mais quente e úmido. Isso poderia ter possibilitado a existência de água líquida e o desenvolvimento de formas de vida.

Imagens sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de uma esfera, com coloração não uniforme, apresentando cor em tons de vermelho e algumas manchas escuras na superfície. — Representação do planeta Marte.

Professor, professora: Ao abordar a habitabilidade de um astro, enfatize aos estudantes que essa é uma característica dependente, ou seja, as condições consideradas adequadas podem variar de acordo com a espécie de ser vivo.

Existem também cientistas que supõem que em Ganímedes e Calisto, luas de Júpiter, exista água. Há indícios de que Ganímedes abrigue um oceano subterrâneo de água salgada e camadas de gelo entre a crosta e o núcleo. Já em Calisto provavelmente há centenas de quilômetros de gelo e um oceano abaixo dessa água sólida.

Há estudos também quanto à presença de água nas luas de Saturno e de Netuno. Isso mostra que a Ciência está em constante desenvolvimento, de acordo com descobertas e análises de novos fatos e evidências.

Professor, professora: Comente com os estudantes que, segundo a Nasa, há cerca de milhões de anos Marte deveria ter águas abundantes e oceanos, mas perdeu seu campo magnético, o que o tornou vulnerável aos efeitos do Sol, sendo afetado por ventos solares e mudanças climáticas. Esses e outros fatores contribuíram para modificar sua atmosfera. Alguns cientistas supõem que Marte tenha perdido cerca de 87% da água que tinha no passado.

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Antigas e novas suposições

O interesse pela identificação de vida em outros locais do Universo não é recente. Desde a Antiguidade, alguns estudiosos levantaram suposições de que a vida não era uma característica única e exclusiva da Terra. Ao longo do tempo, o avanço das pesquisas espaciais, associado à tecnologia, possibilitou que os cientistas observassem muito além do planeta e do próprio Sistema Solar. Acompanhe a seguir alguns acontecimentos relacionados ao estudo da Astrobiologia no decorrer da história.

Professor, professora: Oriente os estudantes a ler as informações seguindo a ordem cronológica.

Ilustração de uma linha do tempo no sentido vertical, com pontos indicando os anos. De cima para baixo, o ano 300 antes de Cristo, ao lado, uma linha amarela, após há um intervalo da linha. A linha retoma no ano 1500, seguido pelo ano 1514 dentro de um retângulo, ano 1900, seguido dos seguintes anos dentro de retângulos: 1908, 1924, 1953, 1984 e ao final da linha, o ano 2000 e 2001 dentro de um retângulo.

Linha do tempo sobre Astrobiologia.

Epicuro (341 a.C.-270 a.C.), filósofo grego, acreditava na existência de vida além da Terra.

1514

O astrônomo e matemático polonês Nicolau Copérnico (1473-1543) retomou a temática da vida além da Terra, após muito tempo sem estudos a respeito desse assunto.

1908

O químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) popularizou a teoria da panspermia, alavancando estudos na área.

1924

O bioquímico russo Alexander Oparin (1894-1980) propôs uma teoria sobre a origem da vida na Terra.

1953

Por meio de experimentações, o químico estadunidense Stanley Miller (1930-2007) fortaleceu as ideias de Oparin.

1984

Descoberta do meteorito ALH84001, de origem marciana, na região da Antártida. Inicialmente, esse material tinha sinais da existência de microrganismos. No entanto, estudos posteriores verificaram que se tratavam de moléculas orgânicas similares às de seres vivos.

2001

Observações astronômicas realizadas no Observatório de La Silla, no Chile, resultam na descoberta do primeiro planeta (HD 28185 b) fora do Sistema Solar, em zona habitável e que orbita uma estrela a uma distância semelhante à existente entre a Terra e o Sol.

2009 Lançamento da sonda Kepler, com o objetivo de identificar possíveis planetas fora do Sistema Solar, os chamados exoplanetas.

2015

Descoberta do exoplaneta Kepler-452b, o primeiro semelhante à Terra e localizado em zona habitável, que orbita uma estrela semelhante ao Sol e está a uma distância parecida com a existente entre Terra e Sol. Seu período de translação é de 385 dias.

2018

A sonda Kepler deixa de se comunicar com a Terra, encerrando sua atuação na investigação de exoplanetas.

Lançamento do telescópio TESS, substituindo a sonda Kepler na busca por planetas além do Sistema Solar.

2020

Em janeiro, já haviam sido reconhecidos mais de 4 mil exoplanetas e outros quase 5 mil aguardavam confirmação.

2021

O telescópio espacial James Webb é lançado ao espaço e passa a ser usado para detectar exoplanetas com potencial para abrigar vida.

2024

O Brasil assinou um acordo para participar do projeto envolvendo o telescópio Andes (sigla em inglês para Espectrógrafo Echelle de Alta Dispersão), cujo objetivo é buscar indícios de vida em outros planetas.

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Atualmente, existem inúmeros astros candidatos a possíveis locais para abrigar vida no Universo. Alguns estão localizados no Sistema Solar. Muitos outros, no entanto, estão fora desse sistema, em diferentes locais do Universo. Acompanhe os exemplos a seguir.

Imagens desta página sem proporção.

Astros (dimensões)

Europa: aproximadamente 3.130 quilômetros $3.130 quilômetros$ de diâmetro.

Próxima B: aproximadamente 13.139 quilômetros $13.139 quilômetros$ de diâmetro.

Titã: aproximadamente 5.149 quilômetros $5.149 quilômetros$ de diâmetro.

Fotografia de uma lua com o formato de uma esfera, com coloração não uniforme, apresentando cor em tons de cinza e algumas manchas escuras na superfície. — Imagem de Europa obtida pela Nasa.

Europa

Lua de Júpiter, na qual se supõe existir um reservatório de água salgada sob sua crosta gelada e, possivelmente, lagos com água líquida na superfície. Além disso, evidências apontam que Europa tem manto rochoso e núcleo rico em ferro. Supõe-se também que o fundo de seu oceano pode abrigar fontes hidrotermais, similares às terrestres, de onde provavelmente tenha evoluído a vida no planeta. No ano de 2019, foi detectado vapor de água na superfície de Europa, outra condição necessária para a existência de vida.

Fotografia de uma lua com o formato de uma esfera, com coloração não uniforme, apresentando cor em tons de azul na porção superior e tons escuros na porção inferior. — Imagem de Titã obtida pela Nasa.

Titã

É uma das luas de Saturno. Estudos indicam que tenha abrigado vida, mas esse desenvolvimento foi interrompido. Titã tem diversas características para ser considerado semelhante à Terra, como presença de moléculas orgânicas, água no estado líquido, atmosfera rica em gás nitrogênio, temperaturas adequadas e ocorrência de chuvas.

Fotografia de uma lua com formato de uma esfera, com coloração não uniforme, apresentando cor em tons de vermelho e algumas manchas escuras na superfície. — Imagem de Próxima B de Teegarden obtida pela Nasa.

Próxima B de Teegarden

Esse exoplaneta se localiza na zona habitável de uma estrela chamada Teegarden, que fica a 12 anos-luz^✚ de distância da Terra. Sua massa é pouco maior do que a terrestre. Cálculos acerca da sua distância em relação à estrela que orbita permitem, a princípio, estimar a presença de água líquida. É um dos exoplanetas conhecidos com maior potencial para a existência de vida semelhante à da Terra.

Durante muito tempo, ambientes com condições de temperaturas muito elevadas ou muito baixas e ambientes ácidos ou sem incidência luminosa, por exemplo, eram prontamente descartados como possíveis locais para abrigar vida. No entanto, a descoberta de seres vivos capazes de sobreviver em condições ambientais extremas mudaram o que até então era considerado condição essencial à vida.

Os tardígrados, por exemplo, em condições extremas, entram em um estado de resistência e tornam-se capazes de sobreviver a condições adversas, como de temperatura, pressão e radiação extremas e ausência de água. Alguns experimentos demonstram que esses animais suportam até mesmo o vácuo no espaço.

Fotografia do zoom microscópico de dois animais com corpo cilíndrico, segmentados, quatro pares de pernas com garras e filamentos que emergem de seus corpos. Eles estão sobre uma superfície irregular com projeções para cima. — Tardígrados Paramacrobiotus kenianus. Imagem ampliada cerca de 270 vezes e colorida em computador.

Ano-luz:: unidade utilizada para expressar a distância que a luz percorre no vácuo, em um ano, o equivalente a cerca de 9 vírgula 46 vezes 10 elevado a 12 quilômetro $9 vírgula 46 vezes 10 elevado a 12 quilômetro$ . ^↰

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CONEXÕES com ... FÍSICA

Equação de Drake

Converse com seus colegas sobre as informações listadas a seguir.

O Sol é apenas uma das cerca de 100 bilhões de estrelas existentes na Via Láctea.
Dos bilhões de estrelas da Via Láctea, cada uma possivelmente abriga um grupo de planetas.
A Via Láctea é uma entre bilhões de galáxias existentes no Universo.
Em 2024, mais de três mil sistemas planetários estavam confirmados somente na Via Láctea.

Ao refletir sobre essas informações, possivelmente, você reavaliou a possibilidade de existência de formas de vida em outros planetas e outros locais do Universo. Essa questão povoou a mente de diversos estudiosos ao longo do tempo.

Para o físico italiano Enrico Fermi (1901-1954), por exemplo, considerando diversos fatores, como a quantidade de estrelas na Via Láctea, a idade da galáxia que habitamos e do Sol e a evolução da vida na Terra, era de se esperar que existissem diversas civilizações além da terrestre e, possivelmente, algumas delas deveriam ter tido tempo suficiente para se desenvolverem e colonizar a galáxia. Essa ideia ficou conhecida como Paradoxo de Fermi e pode ser interpretada da seguinte maneira: se há uma grande possibilidade de haver vida inteligente fora da Terra, por que ainda não a encontramos?

Fotografia em preto e branco de um homem calvo, com cabelos na lateral da cabeça. Ele está usando terno, colete e gravata — Enrico Fermi.

Inspirado por essa questão, em 1961 o astrônomo e astrofísico estadunidense Frank Drake (1930-2022) descreveu uma equação, cujo objetivo era estimar a quantidade de civilizações com tecnologia avançada que possivelmente existem na Via Láctea e que poderiam fazer contato com a Terra. Confira a seguir.

N é igual a R subscrito asterisco vezes f subscrito p vezes n subscrito e vezes f subscrito l vezes f subscrito i vezes f subscrito c vezes L $N = R_{*} \cdot f_{p} \cdot n_{e} \cdot f_{l} \cdot f_{i} \cdot f_{c} \cdot L$

em que:

N $N$ é a quantidade de civilizações tecnologicamente avançadas na Via Láctea.
R subscrito asterisco $R_{*}$ é a taxa de formação de estrelas semelhantes ao Sol por ano na galáxia.
f subscrito p $f_{p}$ é a fração de estrelas similares ao Sol que têm planetas ao seu redor.
n subscrito e $n_{e}$ é a quantidade de planetas cujas condições permitem o surgimento da vida em cada sistema planetário.
f subscrito l $f_{l}$ é a fração dos planetas onde a vida efetivamente surge, dadas as condições para isso ocorrer.
f subscrito i $f_{i}$ é a fração dos planetas onde uma forma de vida inteligente se desenvolve.
f subscrito c $f_{c}$ é a fração dos planetas em que a vida inteligente desenvolve tecnologias de comunicação.
L $L$ é o tempo de duração, em anos, de uma civilização tecnológica.

Das variáveis presentes na equação de Drake, apenas R subscrito asterisco $R_{*}$ e f subscrito p $f_{p}$ podem ser estimadas mais precisamente. Com base nos conhecimentos atuais sobre o Universo e utilizando a equação de Drake, a quantidade de planetas com civilizações avançadas o bastante para se comunicarem conosco ficaria próximo de 100 na Via Láctea, um valor pequeno se levarmos em conta o tamanho da galáxia.

Fotografia de busto de um homem com cabelos brancos. Ele está usando óculos, camisa e suéter. — Frank Drake.

a ) Com seus colegas, elaborem ideias sobre o fato de ainda não termos conseguido contato com essas civilizações, bem como argumentos para defender suas ideias.

Resposta nas Orientações para o professor.

b ) Com a turma, elaborem um podcast com as informações e os argumentos trabalhados nesta seção e neste capítulo e divulguem o material produzido.

Resposta: O objetivo desta questão é levar os estudantes a desenvolver a capacidade de organizar informações e divulgá-las aos demais membros da comunidade escolar e familiar de modo acessível, atuando como cidadãos ativos de divulgação científica.

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ATIVIDADES

1. Leia o trecho de reportagem e o texto a seguir.

Nasa revela novas evidências de moléculas orgânicas em Marte

Sonda Perseverance encontrou um potencial indicador de vida no planeta

DUNHAM, Will. Nasa revela novas evidências de moléculas orgânicas em Marte. Agência Brasil, 13 jul. 2023. Disponível em: https://s.livro.pro/2cw9i0. Acesso em: 25 jul. 2024.

Essa manchete ilustra uma questão que, ao longo do tempo, intriga o imaginário do ser humano e se mantém nele: a possibilidade de vida em Marte – seja a presença de vida na forma bacteriana, seja sua capacidade de abrigar outros seres vivos. Atualmente, vários pesquisadores sugerem a existência de vida em Marte e tentam evidenciá-la, mas talvez não da maneira como conhecemos.

No entanto, no final do século XIX e início do século XX, havia especulações sobre seres verdes habitarem o planeta Marte, os chamados "marcianos". Essas especulações estão relacionadas a um mal-entendido sobre a aparência da superfície de Marte, descrita pelo astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli (1835-1910), em 1878. Esse astrônomo fez um mapa da superfície de Marte que incluía linhas e ranhuras que chamou de canali, palavra italiana que significa "canais". No entanto, a tradução dessa palavra para o inglês foi suficiente para acreditarem que existia vida inteligente em Marte, pois nesse idioma existe diferença na grafia da palavra canal para se referir a um canal feito de maneira natural e um feito artificialmente.

Essa confusão foi disseminada em 1895 pelo astrônomo amador estadunidense Percival Lowell (1855-1916), por meio da publicação de um livro que atribuía os canais vistos em Marte ao desenvolvimento de dutos de água destinados a plantações feitas pela suposta civilização marciana. Essas especulações sobre vida inteligente em Marte começaram a ser descartadas com o desenvolvimento de tecnologias espaciais, que comprovam, por meio de evidências científicas, a inexistência dessas e de outras formas de vida nesse e em outros planetas. Verificou-se, então, que os tais canais tinham sido esculpidos por água líquida.

Fotografia de uma superfície rochosa, com diferentes relevos, com áreas montanhosas e depressões com aspectos lineares. — Canais na superfície de Marte.

a ) O texto exemplifica como a interpretação inadequada de uma pesquisa gerou uma desinformação. Quais foram os impactos dessa desinformação na época?

Resposta: Disseminou-se a ideia de que o planeta fosse povoado por criaturas verdes e dotadas de inteligência, ou seja, de que havia formas de vida além da Terra.

b ) Junte-se a três colegas e conversem sobre as consequências da desinformação para a ciência na atualidade, desenvolvendo ideias e argumentos para sustentar seu posicionamento sobre esse assunto.

Resposta: O objetivo desta questão é levar os estudantes a refletir e argumentar sobre o assunto. Comentários nas Orientações para o professor.

c ) Com os demais colegas da turma, pesquisem medidas que podem contribuir para evitar a desinformação. Façam uma compilação dos resultados e os divulguem por meio de cartazes ou postagens nas redes sociais da escola.

Resposta: Os estudantes podem citar medidas como: verificar a fonte da informação, buscando dados sobre seu autor e o meio de divulgação; ampliar o conhecimento sobre o assunto, verificando se há estudos comprovados sobre o tema; verificar a existência de outras fontes com informação semelhante; não divulgar nem compartilhar tais informações antes de confirmá-las, entre outras.

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CAPÍTULO3

Origem da vida na Terra

Teorias da origem da vida na Terra

Para iniciarmos o nosso estudo responda à questão a seguir.

1. Você já ouviu falar na teoria da seleção natural? Como ela explica o surgimento e a evolução das espécies de seres vivos?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levantar os conhecimentos prévios dos estudantes a respeito da teoria da seleção natural e sua relação com a origem e evolução das espécies.

No século XIX, os naturalistas ingleses Charles Darwin (1809-1882) e Alfred Wallace (1823-1913) propuseram, de modo independente, uma teoria que afirma que as espécies de seres vivos sofrem modificações ao longo do tempo. Essa teoria foi adotada pela maior parte da comunidade científica e passou a ser usada como base para explicar a diversidade das formas de vida e a origem das espécies.

O ser humano sempre buscou saber como a vida teria surgido. Com o tempo, foram formuladas diferentes ideias envolvendo explicações sobrenaturais e observações. A seguir, estudaremos algumas das explicações propostas sobre a origem dos seres vivos.

Teoria da geração espontânea e biogênese

O filósofo grego Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.) defendia a geração espontânea, também chamada de abiogênese, segundo a qual os seres vivos poderiam se originar da matéria inanimada, ou seja, sem vida. Esse pensamento foi aceito durante muito tempo pelos estudiosos.

Com o passar dos anos, no entanto, muitos estudiosos questionaram essa ideia. Entre eles, o médico italiano Francesco Redi (1626-1697), que defendia que um ser vivo se originava apenas por meio de outro, caracterizando a chamada biogênese. Acompanhe o experimento que ele realizou a fim de testar sua ideia.

Imagens sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de um frasco de vidro aberto, com um pedaço de carne vermelha ao fundo. Há moscas voando fora e dentro do frasco, e pousadas sobre a carne.

Ilustração de um frasco de vidro fechado com uma gaze, tecido fino transparente e um elástico. Há moscas voando fora do frasco. No fundo do vidro, há um pedaço de carne vermelha.

Representação das etapas iniciais (A e B) do experimento de Redi.

Ilustração de um frasco de vidro aberto, que contém um pedaço de carne ao fundo, com coloração escura. Há moscas voando fora e dentro do frasco e larvas de mosca sobre a carne.

Ilustração de um frasco de vidro fechado com um tecido fino, transparente e um elástico. Há moscas voando fora do frasco. No fundo do vidro, há um pedaço de carne com coloração escura.

Representação das etapas finais (C e D) do experimento de Redi.

A. Redi colocou pedaços de carne em recipientes de vidro, que foram mantidos descobertos.

B. Redi também adicionou pedaços de carne em recipientes de vidro que foram cobertos com gazes.

C. Após alguns dias, Redi observou que sobre a carne adicionada nos recipientes abertos apareceram larvas de moscas.

D. Já na carne dos recipientes cobertos com a gaze não foi observada a presença de larvas.

Imagens elaboradas com base em: A ORIGEM da vida na Terra. Vida e Educação em Ciências. p. 23. Disponível em:https://s.livro.pro/pey1s7. Acesso em: 26 jul. 2024.

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O experimento de Redi foi uma contestação à teoria da geração espontânea, mostrando que moscas adultas colocaram os ovos sobre a carne, dos quais eclodiram as larvas. Assim, concluiu-se que seres vivos só poderiam se originar por meio de outros seres vivos, ou seja, pela reprodução.

Apesar do resultado do experimento de Redi, a teoria da geração espontânea continuou sendo defendida por alguns estudiosos. Um dos defensores da abiogênese foi o cientista inglês John Tuberville Needham (1713-1781), que realizou o experimento a seguir, buscando demonstrar a geração espontânea em microrganismos.

Imagens desta página sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de um recipiente de vidro aberto que possui a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina. Dentro dele há um líquido laranja com bolhas. O recipiente está suspenso em um suporte metálico. Abaixo dele, há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira. Da extremidade superior dele sai uma chama que está em contato com a base do recipiente.

Ilustração de um recipiente de vidro que possui a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina, fechado com uma rolha, e com um líquido laranja dentro. Ele está suspenso em um suporte metálico e abaixo dele há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira.

Ilustração de um recipiente de vidro que possui a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina, fechado com uma rolha, e dentro há um líquido marrom com pontos pretos. O recipiente está suspenso em um suporte metálico, e abaixo dele há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira.

Representação do experimento de Needham em três etapas: A, B e C.

B. Needham colocou caldo de carne em um recipiente e deixou ferver, eliminando os microrganismos presentes no líquido e no ar no interior do recipiente.

B. Em seguida, vedou o recipiente com uma rolha para evitar que microrganismos entrassem no frasco.

C. Alguns dias depois, desenvolveram-se microrganismos no caldo de carne, o que levou Needham a concluir que os seres vivos tinham se originado no caldo por geração espontânea.

Imagem elaborada com base em: TEIXEIRA, Luis Antonio; PALMA, Ana. O mistério de geração 2: o debate pega fogo. InVivo, 29 nov. 2021. Disponível em: https://s.livro.pro/da6vuj. Acesso em: 26 jul. 2024.

2. Suponha que você seja revisor de uma revista científica e precisa levantar questionamentos sobre o experimento de Needham. Como você questionaria esses resultados, contrapondo-os à teoria da abiogênese?

Resposta pessoal. Os estudantes podem citar que a rolha não vedou completamente os recipientes ou a fervura não foi suficiente para eliminar os microrganismos.

Os resultados de Needham foram rejeitados pelos críticos da abiogênese. A fim de contestar essas conclusões, o naturalista italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) repetiu o experimento do cientista inglês em 1785, fazendo duas alterações. Observe a seguir.

Ilustração de um recipiente de vidro aberto que possui a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina, com um líquido laranja com bolhas dentro. Ele está suspenso em um suporte metálico e abaixo dele há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira, na qual da extremidade superior sai uma chama que está em contato com a base do recipiente.

Ilustração de um recipiente de vidro aberto que possui a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina, e com um líquido laranja dentro. Ele está suspenso em um suporte metálico e abaixo dele há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira. Há uma mão segurando um maçarico, objeto cilíndrico com um cano, e de sua extremidade sai uma chama em direção a abertura do recipiente.

Ilustração de um recipiente de vidro com a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina, com a abertura fechada pelo próprio vidro do recipiente. Ele está suspenso em um suporte metálico. Abaixo do recipiente, há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira. Dentro do recipiente, há um líquido laranja.

Representação do experimento de Spallanzani em três etapas: A, B e C.

A. O caldo de carne e o ar foram aquecidos em temperaturas maiores e por mais tempo do que no experimento de Needham.

B. Spallanzani derreteu a abertura de um dos recipientes para que ela ficasse completamente lacrada, impedindo a entrada de ar.

C. Após alguns dias do início do experimento, não houve o desenvolvimento de microrganismos no interior do recipiente lacrado.

Com base nos resultados de seu experimento, Spallanzani concluiu que no experimento de Needham, o ar presente no recipiente não havia sido aquecido na temperatura ideal e pelo tempo suficiente para eliminar os microrganismos. Ele também constatou que o recipiente permitiu que o ar, contendo microrganismos, entrasse em contato com o caldo de carne em seu interior.

Needham rebateu as conclusões de Spallanzani, afirmando que, ao aquecer demais o caldo de carne, ele estaria destruindo a "força vital" responsável pela existência de vida, impedindo assim a formação de microrganismos. O italiano, por sua vez, tentou provar que a "força vital" não existia. Apesar de não terem conclusões definitivas, o embate entre Needham e Spallanzani foi primordial para o avanço da Ciência.

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Durante o século XIX, alguns cientistas defendiam que a reprodução era a responsável por originar os animais, mas muitos estudiosos ainda defendiam que os microrganismos se originavam por geração espontânea.

Em 1862, o químico francês Louis Pasteur (1822-1895) fez alguns experimentos que contribuíram para defender que os microrganismos só se originavam a partir de outros, como descrito a seguir.

Imagens desta página sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de um recipiente de vidro com a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina. Acima dessa parte cilíndrica a estrutura de vidro tem um formato curvo e fino denominado gargalo. Dentro do recipiente, há um líquido marrom, e ele está suspenso em um suporte metálico. Abaixo há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira.

Ilustração de um recipiente de vidro com a base redonda e a parte superior cilíndrica e fina, e com um gargalo. Dentro do recipiente há um líquido marrom com bolhas, e ele está suspenso em um suporte metálico. Abaixo, há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira, da qual sai uma chama que está em contato com a base do recipiente.

Representação das etapas (A, B e C) do experimento inicial de Louis Pasteur.

A. Pasteur colocou líquidos contendo nutrientes em frascos de vidro. Em seguida, modificou o gargalo desses frascos, para que ficassem curvados.

B. Ele ferveu os líquidos, a fim de eliminar microrganismos do ar e do líquido.

C. Depois de alguns dias, observou que não houve o desenvolvimento de microrganismos no interior dos frascos. O gargalo modificado permitia que o ar entrasse no frasco, mas impedia a entrada desses microrganismos.

Pasteur, então, repetiu o experimento. Observe a seguir.

Ilustração de um recipiente de vidro com a base redonda e o gargalo quebrado. Dentro dele há um líquido marrom escuro, e o recipiente está suspenso em um suporte metálico. Abaixo há um objeto cilíndrico vertical com uma válvula e uma mangueira.

Representação das etapas (D, E e F) do experimento posterior de Louis Pasteur.

D. Pasteur adicionou líquido com nutrientes em frascos de vidro e os aqueceu, a fim de eliminar os microrganismos.

E. Ele quebrou o gargalo de um dos frascos, no qual foi observada a presença de microrganismos, após alguns dias. Isso ocorreu porque a barreira formada pelo gargalo foi retirada e os microrganismos presentes no ar entraram em contato com o líquido e lá se multiplicaram.

F. No frasco em que o gargalo foi mantido, não se observaram microrganismos.

Imagens elaboradas com base em: PURVES, William K.et al. Vida: a ciência da biologia. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2002. p. 456.

Como podemos perceber, ao longo da história da Ciência, observa-se uma mudança de visão dos cientistas, manifestação do pensamento científico que está em constante processo de construção. Observe a seguir.

Ilustração de uma linha do tempo no sentido horizontal. Há uma linha em formato de seta e abaixo uma linha com diferentes cores, indicando os séculos, entre eles, linhas verticais com indicações dos anos. Da esquerda para direita, trecho de linha mais longo, de cor amarela, indicando antes do século 17, seguido por uma linha com a indicação do ano de 1601, após inicia trecho de linha azul, marcando o século 17. Em seguida, uma linha indicando o ano de 1701, seguido pelo trecho de linha verde, marcando o século 18. Na continuação, a indicação do ano de 1801, seguido pelo trecho de linha cor de rosa, marcando o século 19 e, ao final, a indicação do ano de 1901.

Antes do século XVII

Aristóteles

Acreditava que os seres vivos poderiam ser originados da matéria inanimada.

Século XVII

Francesco Redi

Realizou experimentos que comprovaram a teoria da biogênese.

Século XVIII

John Needham

Acreditava em uma força vital capaz de originar novos seres vivos.

Lazzaro Spallanzani

Refutou as ideias de Needham e defendia a teoria da biogênese.

Século XIX

Louis Pasteur

Realizou experimentos comprovando a teoria da biogênese para a origem dos microrganismos.

Linha do tempo com alguns marcos históricos sobre os experimentos envolvendo abiogênese e biogênese.

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Teoria de Oparin e Haldane

O experimento de Pasteur foi essencial para a consolidação da teoria da biogênese. A partir de então, os cientistas passaram a se questionar sobre como teria surgido o primeiro ser vivo e, consequentemente, a vida na Terra.

Nas décadas posteriores ao experimento de Pasteur, estudos indicavam que a vida teria surgido do rearranjo de moléculas orgânicas simples, descartando a ideia da existência de forças vitais nesse processo.

Segundo o bioquímico russo Aleksandr Ivanovich Oparin (1894-1980) e o biólogo inglês John B. S. Haldane (1892-1964), a vida teria surgido por meio de uma modificação gradual de sistemas químicos. Eles levantaram a hipótese de que a atmosfera primitiva da Terra poderia ter sido composta dos gases metano abre parênteses C H subscrito 4 fecha parênteses $abre parênteses C H subscrito 4 fecha parênteses$ , hidrogênio abre parênteses H subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses H subscrito 2 fecha parênteses$ e nitrogênio abre parênteses N subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses N subscrito 2 fecha parênteses$ , além de amônia abre parênteses N H subscrito 3 fecha parênteses $abre parênteses N H subscrito 3 fecha parênteses$ e vapor de água abre parênteses H subscrito 2 O abre parênteses g fecha parênteses fecha parênteses $abre parênteses H subscrito 2 O abre parênteses g fecha parênteses fecha parênteses$ .

Na atmosfera primitiva não havia gás oxigênio, consequentemente nem a camada de ozônio, que protege os seres vivos e o planeta da ação nociva dos raios ultravioleta (UV) do Sol. Na inexistência dessa camada, a superfície terrestre estava exposta à radiação ultravioleta, que, com as descargas elétricas frequentes na atmosfera primitiva, geravam energia suficiente para possibilitar a síntese de moléculas orgânicas.

Dica

A camada de ozônio é composta do gás ozônio abre parênteses O subscrito 3 fecha parênteses $abre parênteses O subscrito 3 fecha parênteses$ , produzido pela combinação de uma molécula de gás oxigênio abre parênteses O subscrito 2 fecha parênteses $abre parênteses O subscrito 2 fecha parênteses$ com um átomo de oxigênio abre parênteses O fecha parênteses $(O)$ . O gás ozônio absorve grande parte da radiação ultravioleta proveniente do Sol, impedindo que ela atinja a superfície terrestre.

Oparin e Haldane propuseram a existência de um oceano primitivo, que foi essencial para a formação das primeiras formas de vida na Terra. Esse oceano seria um tipo de sopa primordial, sob agitação, em que as substâncias simples reagiam quimicamente umas com as outras, formando substâncias mais complexas, que também podiam interagir entre si. Assim, as condições do ambiente da Terra primitiva possivelmente foram essenciais para a origem da vida.

Imagens desta página sem proporção e em cores fantasia.

Fotografia de um mar com ondulações. Ao fundo, há montanhas e um vulcão expelindo lava e fumaça. O céu apresenta uma tonalidade escura e avermelhada, com muitas nuvens, e há um meteoro e raios caindo em direção ao solo. — Representação de parte da superfície da Terra primitiva.

De acordo com essa teoria, por meio dessas interações químicas houve a formação dos chamados coacervados ou protobiontes.

Os coacervados eram considerados agrupamentos de moléculas de proteínas isolados do meio externo por uma dupla camada de lipídios, similar a uma membrana celular. Esse arranjo, no entanto, não era considerado uma célula e não seria capaz de se reproduzir.

Ilustração de estruturas com formatos arredondados e irregulares, com aspecto líquido, de gotículas, em tonalidades claras e cinzas. — Representação de coacervados.

Imagem elaborada com base em: UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ. Origem da vida. Seara da Ciência. Disponível em: https://s.livro.pro/7jlfmx. Acesso em: 26 jul. 2024.

3. Em que ambiente você considera que surgiram os primeiros seres vivos?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levantar os conhecimentos prévios dos estudantes sobre o assunto e levá-los a refletir sobre as condições em que possivelmente surgiram os primeiros seres vivos, algo que ainda nos dias atuais instiga diversas pesquisas científicas.

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Miller e Urey

A teoria de Oparin e Haldane foi testada em condições de laboratório pelos químicos estadunidenses Stanley Miller (1930-2007) e Harold Urey (1893-1981). Confira a seguir uma representação do experimento realizado por eles.

Imagens desta página sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração de um sistema com recipientes de vidro, arredondados e ligados por tubos finos de vidro. Marcado com a letra A, na parte inferior esquerda, há um recipiente redondo preso a uma haste com base circular. Debaixo desse recipiente há um objeto cilíndrico vertical ligado a uma mangueira, da qual sai uma chama direcionada à base do recipiente. Há água borbulhando no recipiente e vapor sendo formado. O recipiente contém uma abertura lateral fechada com uma rolha e um tubo fino, na parte superior, que sobe e em direção ao recipiente B, a qual é de vidro arredondado, e maior. Na sua parte superior, há duas hastes de cada lado, conectadas a grampos que estão ligados a fios. Dentro do recipiente, há raios que se estendem a partir das hastes, e há presença de vapor. Da parte inferior do recipiente B desce um cano, e em seu entorno, há a indicação da letra C, uma estrutura de vidro enrolada ao cano, com duas extremidades, há uma seta em direção a extremidade superior e uma seta em direção oposta na extremidade inferior. Abaixo da estrutura C, o cano de vidro desce até a uma torneira localizada no centro do sistema. Gotas de água pingam da torneira para um recipiente marcado com a letra D. O outro lado da torneira está conectado a um cano de vidro que vai em direção ao recipiente A, fechando o sistema. — Representação do experimento de Miller-Urey.

A. Uma solução química foi aquecida, liberando vapor de água e gases, como amônia, metano e hidrogênio.

B. Os gases e o vapor de água produzidos foram encaminhados a outro recipiente, onde receberam descargas elétricas.

C. Os componentes foram encaminhados a um condensador, onde foram resfriados e passaram para o estado físico líquido.

D. O líquido formado foi recolhido e analisado. Nessa análise, verificou-se a formação de moléculas orgânicas.

Imagem elaborada com base em: PURVES, William K. et al. Vida: a ciência da biologia. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2002. p. 452.

Os resultados da análise de Urey e Miller contribuíram para a aceitação das ideias de Oparin e Haldane. Embora as condições da atmosfera primitiva sugerida por Miller e Urey não sejam as mesmas consideradas pelos cientistas atualmente, esse experimento tem uma importância histórica. Antes, era suposto que essas moléculas só poderiam ser produzidas por células vivas, diferentemente do demonstrado por Miller e Urey.

4. Relacione o experimento realizado por Miller e Urey às condições da Terra primitiva.

Resposta: Espera-se que os estudantes identifiquem os gases e o vapor de água como componentes da atmosfera primitiva; as descargas elétricas como os raios que assolavam a Terra; o condensador como o processo natural de formação das chuvas; e o recipiente coletor como os oceanos primitivos.

Panspermia

O termo panspermia tem origem grega e significa "sementes por todos os lados". De acordo com essa teoria, a vida na Terra teria se originado de compostos orgânicos provenientes do espaço e que aqui se desenvolveram em diferentes formas.

Uma das primeiras citações dessa teoria foi feita pelo filósofo grego Anaxágoras (499 a.C.-428 a.C.). Durante o século XIX, ela foi resgatada por alguns cientistas, como o médico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) e o matemático irlandês William Thomson (1824-1907).

Ainda nos dias atuais, há cientistas que defendem essa ideia. Eles afirmam que a matéria orgânica teria chegado à Terra em meteoroides vindos de outros locais do Universo.

Ilustração da superfície da Terra vista do espaço. Há muitas nuvens, e caindo sobre a superfície da Terra, há um meteoroide, com formato arredondado com uma cauda, ele é brilhante, com tonalidades em amarelo. No ponto de encontro com a Terra, há um arco brilhante. — Representação de etapa fundamental da teoria da panspermia: um meteoroide atingindo a Terra e a povoando com microrganismos de outros locais do espaço.

Descobertas recentes contribuem com essa teoria. Os astrônomos Fred Hoyle (1915-2001), inglês, e o cingalês Nalin Chandra Wickramasinghe (1939 -), por exemplo, detectaram evidências de matéria orgânica no espaço, sobretudo em cometas. Assim, eles defenderam que esses astros poderiam carregar consigo moléculas orgânicas complexas e, possivelmente, formas de vida microscópicas pelo espaço.

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As primeiras células

Atualmente, sabe-se que todo ser vivo é composto de células, unidades básicas da vida. No entanto, ainda não se sabe ao certo como surgiu a primeira célula.

Graças aos avanços nas pesquisas científicas, surgiram indícios de que as primeiras formas celulares teriam se constituído por meio de rearranjos moleculares durante milhões de anos. Com esses rearranjos, as moléculas teriam se tornado maiores, mais complexas e estáveis.

A interação entre algumas dessas moléculas resultou na formação da membrana plasmática, uma estrutura celular que, entre outras funções, controla a entrada e a saída de materiais do interior das células.

Há evidências de que as primeiras células eram procarióticas e similares às bactérias e arqueas^✚ atuais. Agora, cabe outro questionamento: como se formaram as células eucarióticas? Confira a seguir.

Alguns estudos apontam que a célula eucariótica se originou de uma célula ancestral procariótica (A). A membrana plasmática dessa célula sofreu invaginações (B), dando origem a uma célula com núcleo e membranas internas (C).

Professor, professora: Ao citar a membrana plasmática, comente com os estudantes que a célula e seus componentes serão estudados em detalhes na próxima unidade.

Imagens desta página sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração do recorte do interior de uma célula. Há uma camada revestindo a parte externa, denominada membrana plasmática. No centro, está o material genético, um emaranhado de fios. Entre a membrana plasmática e o material genético, está o citoplasma, composto por uma camada plana. — Representação de célula ancestral procariótica.

Ilustração do recorte do interior de uma célula. Da membrana plasmática em direção ao citoplasma, formam invaginações, que são membranas em formato de sacos achatados. No centro, está o material genético, um emaranhado de fios. — Representação de célula ancestral procariótica com invaginações da membrana plasmática.

Ilustração do recorte do interior de uma célula. Entre a membrana plasmática e o citoplasma, as invaginações dão origem ao retículo endoplasmático que são membranas em formato de sacos achatados. No centro, está o material genético, um emaranhado de fios e, em sua volta, está a membrana nuclear, uma membrana achatada com formato circular. — Representação de célula com núcleo e membranas internas.

Imagens elaboradas com base em: PURVES, William K. et al. Vida: a ciência da biologia. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2002. p. 478.

Teoria da endossimbiose

Em 1970, a bióloga estadunidense Lynn Margulis (1938-2011) elaborou a teoria da endossimbiose para explicar a origem da mitocôndria e do cloroplasto nas células eucarióticas. Confira a seguir.

De acordo com essa teoria, uma célula eucariótica (D) capturou células procarióticas, capazes de utilizar o gás oxigênio em seu metabolismo (E). As células capturadas teriam escapado do mecanismo de digestão celular, diferenciando-se em mitocôndrias (F).

Ilustração do recorte do interior de uma célula. Na parte externa da membrana plasmática, em direção a citoplasma, há uma estrutura ovalada e comprida, denominada célula ancestral procariótica. Na parte interna da membrana plasmática, há o retículo endoplasmático e ao centro, o núcleo. — Representação de células ancestrais procarióticas heterotróficas sendo englobadas pela célula eucariótica.

Ilustração do recorte do interior de uma célula. No citoplasma, a célula ancestral procariótica dá origem a mitocôndria, uma estrutura ovalada e comprida. Na parte interna da membrana plasmática, há o retículo endoplasmático e ao centro, o núcleo. — Representação de célula ancestral eucariótica heterotrófica.

Imagens elaboradas com base em: PURVES, William K. et al. Vida: a ciência da biologia. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2002. p. 478.

Arqueas:: organismos unicelulares procariontes, semelhantes estruturalmente às bactérias, mas com algumas características genéticas e bioquímicas similares às dos organismos eucariontes. ^↰

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No caso do cloroplasto, uma célula eucariótica, que já tinha uma mitocôndria (G), englobou cianobactérias (H), que se diferenciaram e formaram os cloroplastos, originando uma célula ancestral eucariótica autotrófica (I).

Imagens sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração do recorte do interior de uma célula. Na parte externa da membrana plasmática, em direção a citoplasma, uma estrutura, ovalada e comprida, denominada ancestral fotossintetizante. Na parte interna da membrana plasmática, há o retículo endoplasmático, no citoplasma há mitocôndrias, e ao centro, o núcleo. — Representação de ancestrais fotossintetizantes sendo englobados.

Ilustração do recorte do interior de uma célula. No citoplasma, a ancestral fotossintetizante dá origem ao cloroplasto, uma estrutura ovalada e comprida. Na parte interna da membrana plasmática, há o retículo endoplasmático, no citoplasma, as mitocôndrias e, ao centro, o núcleo. — Representação de célula ancestral eucariótica autotrófica.

Imagens elaboradas com base em: PURVES, William K. et al. Vida: a ciência da biologia. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2002. p. 478.

Algumas evidências sustentam a teoria da endossimbiose:

as mitocôndrias e os cloroplastos das células eucarióticas atuais têm ribossomos em seu interior e também seu próprio material genético;
os ribossomos e o material genético dessas organelas e de algumas bactérias são similares;
mitocôndrias e cloroplastos têm membranas e a mais interna é similar à dos procariontes.

Além da presença de células, há outra característica inerente aos seres vivos: o metabolismo. Os primeiros seres vivos seriam capazes de produzir o próprio alimento? Vamos estudar algumas teorias que podem ajudar a responder a essa questão.

Teoria heterotrófica e teoria autotrófica

5. Cite um exemplo de ser vivo heterotrófico.

Resposta pessoal. Os estudantes podem citar a maioria dos animais, fungos, protozoários e grande parte das bactérias atuais.

6. Cite um exemplo de ser vivo autotrófico.

Resposta pessoal. Os estudantes podem citar a maioria das plantas, as algas e algumas bactérias.

A teoria heterotrófica defende que os primeiros organismos teriam metabolismo heterotrófico, ou seja, não eram capazes de produzir os nutrientes de que necessitavam, obtendo-os do ambiente. Conforme o tempo passou, os organismos heterotróficos se tornaram numerosos e a concentração de moléculas orgânicas diminuiu. Enquanto isso, iniciou-se a evolução dos organismos autotróficos, ou seja, capazes de produzir compostos orgânicos a partir de moléculas inorgânicas.

Já a teoria autotrófica afirma que os primeiros organismos eram autotróficos, capazes de produzir os próprios nutrientes. Eles, no entanto, não eram fotossintetizantes, mas quimiolitoautotróficos, isto é, utilizavam moléculas inorgânicas, como o sulfeto de hidrogênio abre parênteses H subscrito 2 S fecha parênteses $abre parênteses H subscrito 2 S fecha parênteses$ , como fonte de energia.

Com o tempo, surgiram os primeiros organismos fotossintetizantes, que utilizavam a energia da luz solar na conversão de energia luminosa em energia química em suas células. O gás oxigênio, proveniente da fotossíntese, contribuiu para modificar a composição atmosférica e favoreceu o surgimento do metabolismo aeróbio, comum a muitos seres vivos existentes na atualidade.

A teoria autotrófica foi reforçada com a descoberta de fontes termais no fundo dos oceanos. Esses locais se encontram em áreas de vulcanismo ativo e liberam gases superaquecidos com alta concentração de sulfeto de hidrogênio, utilizado, atualmente, por muitas bactérias como fonte de energia. Nesses locais, a temperatura pode ser superior a 300 graus Celsius $300 graus Celsius$ .

Fotografia de um aglomerado de rochas no fundo do mar, com água saindo de uma fissura, com coloração escura e aspecto de fumaça. — Fonte hidrotermal no arquipélago das Ilhas Eólias, no Mar Mediterrâneo, em 2022.

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ATIVIDADES

1. Explique por que o resultado do experimento de Francesco Redi contestou a teoria da abiogênese.

Resposta nas Orientações para o professor.

2. Leia o trecho do artigo científico a seguir e responda às questões propostas.

[...]

Esses microrganismos poderiam ter viajado através do espaço em asteroides, cometas ou poeira cósmica. Essa ideia sugere que a vida pode ser um fenômeno mais universal do que inicialmente imaginávamos. A possibilidade de que a vida possa ser dispersa pelo universo aumenta as expectativas na busca por vida em outros corpos celestes, como luas e planetas fora do nosso sistema solar, através da análise de meteoritos e amostras espaciais. [...]

TURSI, Vanessa C. C.; RIBEIRO, Graziele A. C. Astrobiologia: a vida, o universo e tudo o mais. Caderno Intersaberes, Curitiba, v. 13, n. 45, 2024.p. 337. Disponível em: https://s.livro.pro/ks5var. Acesso em: 26 jul. 2024.

a ) A qual teoria da origem da vida na Terra o texto pode ser relacionado? Justifique sua resposta.

Resposta: Panspermia. Essa teoria defende que compostos orgânicos podem ter chegado à Terra por meio de meteoroides vindos de outros locais do Universo.

b ) Quem foram os primeiros estudiosos defensores dessa teoria?

Resposta: O filósofo grego Anaxágoras, o médico sueco Jöns Jacob Berzelius e o matemático irlandês William Thomson.

3. Os estromatólitos são estruturas rochosas formadas ao longo de milhares de anos pela proliferação de cianobactérias sobre camadas de sedimentos, que se sobrepõem. Atualmente, há estromatólitos vivos, localizados em algumas praias das Bahamas e da Austrália.

Também existem fósseis de estromatólitos, e algumas dessas estruturas datam de cerca de 3,5 bilhões de anos atrás. Estudos científicos sugerem que os organismos que formaram esses estromatólitos tiveram grande importância para o acúmulo de gás oxigênio na atmosfera terrestre.

De que modo os estromatólitos podem contribuir com os estudos sobre a origem e a evolução da vida na Terra?

Fotografia de uma praia com estromatólitos, estruturas com formato arredondado, de coloração com tonalidades de marrom. Uma parte está dentro da água e outra para fora. Ao fundo, está o mar e vegetação. — Estromatólitos situados na Austrália, em 2021.

Resposta: Os estromatólitos podem contribuir com os estudos sobre a origem e evolução da vida na Terra por serem considerados registros fósseis, pois apresentam detritos rochosos sobre cianobactérias.

4. A pasteurização é um método criado em 1862 pelo cientista francês Louis Pasteur que consiste em aquecer um alimento por certo período e resfriá-lo, eliminando microrganismos presentes no alimento. Em seguida, esse alimento é armazenado em uma embalagem hermeticamente fechada, ou seja, impedindo a entrada de ar. Diversos produtos consumidos diariamente pelas pessoas passam pelo processo de pasteurização, como leite e seus derivados, vinagre e enlatados.

a ) Qual é a importância da pasteurização para a indústria de alimentos? E para os consumidores?

Resposta nas Orientações para o professor.

b ) Caso o consumidor não tenha acesso a alimentos pasteurizados, que medidas deve tomar antes de consumir esse alimento?

Resposta: É importante se certificar de que o alimento é fresco e, quando possível, fervê-lo, por exemplo.

5. Ao cortar uma goiaba, observou-se a situação apresentada a seguir.

Fotografia de uma larva, animal com corpo cilíndrico, segmentado, com coloração amarela, em meio as sementes de uma goiaba. — Larva de mosca-da-fruta (*Anastrepha* *striata*), encontrada no interior de uma goiaba.

a ) Elabore duas hipóteses para explicar a presença da larva na goiaba. Uma delas deve ter como base a teoria da abiogênese e a outra, a teoria da biogênese.

Resposta nas Orientações para o professor.

b ) Proponha um experimento para verificar suas hipóteses elaboradas no item a. Para isso, faça um esquema com descrição das etapas a serem realizadas. Depois, descreva os resultados esperados, justificando sua resposta.

Resposta nas Orientações para o professor.

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6. Leia o trecho de reportagem a seguir e responda às questões.

[...]

A origem da vida na Terra é uma questão ainda em aberto. A formação da crosta terrestre, segundo estudos geológicos recentes, ocorreu há cerca de 4,4 bilhões de anos [...].

No entanto, sabemos que, há cerca de 3,5 bilhões de anos, já havia na Terra primitiva atividade de organismos celulares (cianobactérias), como atestam estruturas sedimentares de origem orgânica (os chamados estromatólitos) encontradas, por exemplo, na Austrália.

[...]

A transição entre etapas puramente químicas e o surgimento de uma estrutura molecular complexa com capacidade de replicação – e, posteriormente, a seres unicelulares – foi um processo complexo cujas etapas são ainda desconhecidas.

Uma primeira resposta sugere que aminoácidos poderiam ter sido criados a partir de moléculas presentes na atmosfera terrestre expostas à radiação ultravioleta e a descargas elétricas, como sugeriu um experimento clássico na década de 1950. Mais recentemente, tem-se especulado que as fontes geotermais submarinas poderiam ter sido a origem desses processos químicos.

Outra possibilidade, no entanto, é a origem extraterrestre desses componentes. [...] Essa teoria – inicialmente abandonada – foi retomada por dois astrofísicos, o britânico Fred Hoyle (1915-2001) e o cingalês Nalin Wickramasinghe, na década de 1970, que passaram a defender que compostos orgânicos necessários para o aparecimento da vida foram trazidos para a Terra por cometas que colidiram com nosso planeta.

Em 2004, a sonda espacial Stardust coletou material da cauda do cometa P/Wild, e sua análise mostrou a presença de glicina (aminoácido presente em proteínas), bem como compostos à base de dois elementos essenciais à vida como a conhecemos, nitrogênio e carbono. O meteorito Murchison, que caiu na Austrália em 28 de setembro de 1969, apresentou, em sua análise química, um conteúdo orgânico ainda mais surpreendente: cerca de 70 tipos de moléculas, [...] essenciais para a constituição de duas moléculas do material genético, o RNA e o DNA. [...]

Podemos, então, imaginar que as moléculas orgânicas [...] estivessem presentes na composição química dos cometas e asteroides que colidiram com a Terra. Com condições físicas adequadas, essas moléculas poderiam ter dado origem a compostos mais complexos que estão na base da formação das duas moléculas da vida, o RNA e o DNA. [...]

PACHECO, José A. F. Quando a vida surgiu no Universo? Ciência Hoje, Rio de Janeiro, Instituto Ciência Hoje, v. 53, n. 318, set. 2014. p. 35-37.

a ) O texto cita possibilidades sobre o início da vida na Terra. Descreva-as com suas palavras.

b ) Quais cientistas realizaram o experimento clássico citado no quarto parágrafo do texto e qual era seu objetivo?

Respostas nas Orientações para o professor.

RETOME O QUE ESTUDOU

Refletindo sobre o que estudou nesta unidade, responda às questões a seguir.

1. Qual é a importância do método científico? Elabore um esquema mostrando as etapas do método científico baseado em experimentação.

Atividade(s) adaptada(s) acessível(is)

1. Qual é a importância do método científico? Liste as etapas desse método baseado em experimentação.

Resposta: Espera-se que os estudantes reconheçam que o método científico contribui com os procedimentos investigativos. De maneira geral, esse método é trabalhado por meio de etapas, como observação, levantamento de hipóteses, desenvolvimento de experimentos, organização e análise de dados e conclusões.

2. Elabore um esquema que represente a estrutura do Universo e seus diferentes níveis de organização, até o nível do planeta Terra. Utilize textos e imagens em seu esquema.

Atividade(s) adaptada(s) acessível(is)

2. Descreva a estrutura do Universo e seus diferentes níveis de organização, até o nível do planeta Terra.

Resposta: Espera-se que os estudantes descrevam o Universo observável, superaglomerados de galáxias, aglomerado de galáxias, galáxias (Via Láctea), sistema planetário (Sistema Solar) e planeta (Terra ).

3. Qual é sua opinião a respeito da existência de vida em diferentes locais do Universo? Liste argumentos que poderiam ser apresentados a uma pessoa que não acredita na possibilidade de vida além da Terra.

4. Em um pedaço de papel, escreva o nome de uma teoria a respeito da origem da vida. Em seguida, troque o pedaço de papel com um colega. Depois, cada um vai explicar brevemente a teoria citada no papel, levando em consideração os experimentos realizados para confirmá-la ou contrapô-la.

Respostas nas Orientações para o professor.

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MAIS QUESTÕES

1. (UEPG-PR) Sobre senso comum e método científico, assinale o que for correto.

Professor, professora: Oriente os estudantes a resolver as questões cujas alternativas são numeradas. Os valores das alternativas que respondem corretamente à questão devem ser somados, e a resposta é o resultado da somatória.

01 ) O senso comum é caracterizado por uma forma de pensamento que não se respalda numa análise crítica e criteriosa dos fatos.

02 ) A ciência é uma forma de saber construído ao acaso, caracterizado pelo desinteresse na busca por justificativas e explicações objetivas e lógicas acerca dos fenômenos da natureza.

04 ) Os procedimentos descritos no método científico seguem uma estrutura lógica de pensamento e servem como orientação no processo de busca pela resolução de um problema.

08 ) O conhecimento científico se obtém pelo senso comum e pela prática de experimentos corriqueiros e aceitos conforme as questões culturais de uma sociedade.

Resposta: Soma: 01 mais 0 4 é igual a 0 5 $01 mais 0 4 é igual a 0 5$

2. (UEM-PR) "Os fatos ou objetos científicos não são dados empíricos espontâneos de nossa experiência cotidiana, mas são construídos pelo trabalho da investigação científica. Esta é um conjunto de atividades intelectuais, experimentais e técnicas, realizadas com base e métodos que permitem e garantem que a principal marca da ciência seja o rigor." (CHAUI, M. Iniciação à filosofia: ensino médio, volume único. São Paulo: Ática, 2010, p. 299). Sobre o conhecimento científico, assinale o que for correto.

01 ) O método científico está fundamentado na subjetividade do cientista, cujas inclinações pessoais são determinantes para a edificação teórica.

02 ) O rigor científico é proveniente da demonstração de resultados obtidos a partir de relações verificáveis e constantes nos fenômenos.

04 ) O conhecimento científico é uma soma de afirmações baseada em hábitos e em tradições do senso comum.

08 ) O conhecimento científico elabora progressivamente instrumentos técnicos para análise e investigação dos fenômenos.

16 ) A construção do método científico é determinada pela mitologia da natureza, segundo a qual os fenômenos devem ser compreendidos pela imaginação humana.

Resposta: Soma: 02 mais 0 8 é igual a 10 $02 mais 0 8 é igual a 10$

3. (UEPG-PR) Analise a figura abaixo, que representa a origem da célula eucariótica a partir de uma célula procariótica ancestral, e assinale o que for correto.

Imagem sem proporção e em cores fantasia.

Ilustração em sequência na horizontal de três células com formato arredondado em corte. Inicia com a célula procariótica ancestral, em menor tamanho, com um emaranhado de fios ao centro em formato circular. Seta para direita, há uma célula maior, na qual os fios passam a ficar mais organizados e surge uma bolinha. Há 4 estruturas com formato irregular no entorno destes fios. Seta para direita, há uma célula maior, circundando os fios, denominados material genético e a bolinha, uma estrutura circular não contínua, nomeada envoltório nuclear, e, ao redor há estruturas com formato irregular.

Modificado de: LINHARES, S.; GEWANDSZNAJDER, F. Projeto múltiplo: Biologia, volume 1, parte 1. São Paulo: Ática, 2014.

01 ) Atualmente, encontramos na natureza seres eucariontes unicelulares, como as amebas, e seres eucariontes multicelulares, como as plantas e os animais.

02 ) A figura acima representa a origem da mitocôndria e do cloroplasto da célula eucariótica baseada na hipótese conhecida como endossimbiose.

04 ) A célula procariótica ancestral, representada na figura, apresenta uma estrutura semelhante à das bactérias presentes atualmente na natureza.

08 ) A figura acima representa a origem do núcleo e do retículo endoplasmático da célula eucariótica a partir de dobramentos da membrana plasmática de uma célula procariótica ancestral.

Resposta: Soma: 01 mais 0 4 mais 0 8 é igual a 13 $01 mais 0 4 mais 0 8 é igual a 13$

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4. (UEA-AM) Galileu Galilei (1564-1642) foi cientista, inventor e um dos pioneiros a introduzir o método científico nas pesquisas. A curiosidade por compreender as leis que regem os movimentos dos astros o estimulou a construir um telescópio, importante instrumento usado na astronomia. O método científico é um conjunto de procedimentos rigorosos que devem ser executados para garantir alta qualidade científica. Para se realizar uma pesquisa científica é necessário seguir a sequência de etapas:

a ) hipótese, observação, análise e deduções.

b ) observação, experimentos controlados, hipótese e análise.

c ) observação, hipótese, experimentos controlados e conclusão.

d ) análise, deduções, conclusão e hipótese.

e ) hipótese, conclusão, experimentos controlados e análise.

Resposta: Alternativa c.

5. (UEA-AM) O Sol é uma fonte de energia ainda subexplorada, uma vez que as principais fontes de energia para o planeta Terra ainda são a queima de combustíveis fósseis, o aproveitamento de quedas d'água e a fissão nuclear. A energia do Sol pode ser transformada em diversas outras formas de energia, tais como elétrica, térmica, mecânica ou química. Um exemplo de transformação de energia solar em energia química pode ser encontrada

a ) na produção de glicose pelas plantas a partir da fotossíntese.

b ) no aquecimento de água por placas de captação solar.

c ) na geração de eletricidade por efeito fotoelétrico.

d ) no aquecimento de um ambiente em uma estufa de vidro.

e ) na formação de correntes de vento para movimentar turbinas eólicas.

Resposta: Alternativa a.

6. (Uece) No que diz respeito ao efeito estufa, é correto afirmar que é um fenômeno

a ) por meio do qual toda a radiação solar que incide no planeta Terra é absorvida pela superfície terrestre e pelos oceanos.

b ) responsável pelo resfriamento do planeta Terra, sem o qual não haveria a vida como a conhecemos.

c ) no qual parte da radiação infravermelha refletida pela superfície terrestre é absorvida por gases atmosféricos e irradiada de volta para a superfície.

d ) intensificado pelo aumento do desmatamento, que aumenta a quantidade de CO subscrito 2 $CO subscrito 2$ na atmosfera e faz com que a temperatura do planeta diminua.

Resposta: Alternativa c.

7. (UEM-PR) Sobre a teoria científica da formação da Terra, assinale o que for correto.

01 ) Desde a sua formação, a Terra abriga inúmeras espécies de seres vivos de tamanho macroscópico.

02 ) Pela hipótese heterotrófica, os primeiros seres vivos teriam produzido suas próprias substâncias alimentares durante a Era Cenozoica.

04 ) O surgimento dos seres aeróbios ocorreu em uma atmosfera com maior concentração de oxigênio, durante o período Pré-Cambriano.

08 ) Fatores como um período de chuvas constantes, que levaram à alteração da temperatura e a uma nova composição da atmosfera, provavelmente criaram maiores condições de existência de vida na Terra.

16 ) A técnica de datação permitiu o reconhecimento de evidências sobre a história da Terra. Um exemplo é a análise de registros fósseis.

Resposta: Soma: 04 mais 0 8 mais 16 é igual a 28 $04 mais 0 8 mais 16 é igual a 28$

8. (Uece) Considerando as teorias sobre a origem da vida, assinale a afirmação verdadeira.

a ) Os experimentos de Louis Pasteur provaram a geração espontânea da vida.

b ) Francesco Redi afirmou que organismos complexos têm origem a partir de matéria decomposta.

c ) Stanley Miller e Harold Urey provaram que microrganismos surgem apenas de outros microrganismos.

d ) A teoria da biogênese admitia que a vida surgia através de outra pré-existente.

Resposta: Alternativa d.