As misteriosas crateras na Rússia

Já ouviste falar naquelas crateras que apareceram na Sibéria, no meio do nada e devido a não se sabe quê? E que levantou um grande tumulto na comunidade científica e na população em geral? Então fica a saber que começam a ser propostas explicações viáveis para tal acontecimento. Outras que não sejam aliens ou o Triângulo das Bermudas.

Desde Julho do ano passado e até ao momento foram já descobertas dezenas de crateras, nas partes mais remotas da Rússia, sendo que sete destas crateras chegam mesmo a atingir cerca de 1km de diâmetro! O estranho é: como terão estas crateras surgido, assim como que do "nada"? A crença popular criou as teorias de meteoritos, e claro, a teoria preferida de todos para explicar o inexplicável - aliens!

No entanto, segundo os cientistas russos, o aparecimento súbito destas crateras encontra-se relacionado com as alterações climáticas.

Figura 1 : Uma das enormes crateras que apareceram desde Julho último.

 

Todas as crateras foram descobertas na região noroeste da Sibéria, em Yamalo-Nenetsky, uma região rica em energia (leia-se gás natural). Uma das hipóteses mais plausíveis para o aparecimento destas crateras, está relacionada com o descongelamento do subsolo - da camada conhecida como permafrost - devido ao aumento constante das temperaturas globais.

Figura 2: Localização geográfica das crateras encontradas.

À medida que o gelo descongela é libertado metano, que devido ao aumento da pressão verificado, causa uma explosão (mais ou menos o que acontece se levantarmos o testo de uma panela com água a ferver).

Estas crateras permanecem ainda um pouco desconhecidas para os cientistas, pelo que podem vir a revelar alguns perigos. O metano é um gás inflamável, que, se em presença de outros componentes, pode levar a novas explosões.

Apesar de recentemente descoberto, este é um fenómeno que poderá já existir desde há centenas de anos, sem que o Homem tenho notado sequer que ele estava a ocorrer. Possível prova disto, são pequenos lagos, que agora se supõe, possam ser antigas crateras, derivadas do referido processo, posteriormente tapadas com água da chuva. Este acontecimento faz com que seja difícil estudá-las e fazer um paralelismo com as crateras que agora se descobriram.

Ainda assim, a comunidade científica, pede um estudo intensivo sobre este tema, porque muito está ainda por ser explicado e compreendido.

Fonte:

http://www.theguardian.com/world/2015/mar/12/siberia-russia-craters-climate-change

http://www.iflscience.com/environment/scientists-search-answers-following-discovery-several-new-mysterious-craters-russia

http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2965385/Are-Siberia-s-mysterious-craters-caused-climate-change-Scientists-four-new-enormous-holes-northern-Russia.html

http://news.nationalgeographic.com/news/2015/02/150227-siberia-mystery-holes-craters-pingos-methane-hydrates-science/

Experiência 5 - Reacções químicas nas rochas

O objectivo desta experiência é muito simples: identificar de forma rápida, utilizando as propriedades químicas das rochas, uma determinada amostra, nomeadamente aquelas que reagem com os ácidos, mesmo que os mais comuns. E claro, perceber melhor como funcionam essas reacções químicas e o que acontece nesse processo.

Material: 

• Pequenas amostras de várias rochas, incluindo um calcário ou mármore. Se não tiverem estes últimos por perto, podem sempre usar as bancadas da cozinha, desde que sejam de mármore (sem contar a ninguém, porque é capaz de ficar feio e estragar) ou as pedras da calçada, que normalmente são de calcário

• Uma pequena quantidade de sumo de limão ou vinagre (aconselhável o primeiro, pois podem fazer limonada com o que sobrar)

Procedimento:

1 - Coloca o sumo de limão/vinagre por cima de cada rocha (sim, é só isto!)

O que acontece? E em que rochas rochas acontece?

Fonte:
E. Richard Churchill, Louis V. Loeschnig, Muriel Mandell, and Frances Zweifel: 365 Simple Science Experiments with Everyday Materials (1997)

Será o gelo um mineral?

Para responder à pergunta que está no título (e que surgiu numa conversa com uns amigos), convém primeiro esclarecer o que é um mineral.

Existem cinco características essenciais para que um material possa ser definido como mineral, a saber:

• Ocorrer de forma natural: Um mineral tem que ser formado por processos geológicos e não artificialmente - é aqui que está a diferença entre os diamantes naturais, que são minerais, e aqueles produzidos artificialmente pelo Homem, que não o são. Mesmo que tenham, em grande maioria, as mesmas características.

Figura: "Diferenças" entre um diamante artificial, à esquerda, e um diamante natural, à direita.

PS: Amigo, se tens que comprar um anel de noivado, compra antes um diamante artificial! São MUITO mais baratos e ela nunca vai descobrir a diferença!

• Ser um sólido: Um mineral tem que ser sólido nas condições de temperatura e pressão que ocorrem na superfície terrestre.

• Ter origem inorgânica: Um mineral ocorre na natureza e tem estrutura cristalina, sem derivar de seres ou partículas orgânicas. No entanto, os geólogos abriram umas excepções para carvão, petróleo e gás natural, que, apesar de terem origem orgânica vegetal, são considerados minerais. O carbonato de cálcio (calcite e aragonite) usado pelos animais, para fabrico das suas conchas, também é considerado como mineral, apesar de ser secretado por estes.

• Ter uma fórmula química inalterável: Um mineral tem elementos químicos que entram na sua composição e estrutura, que, não sendo únicos (uma fórmula química igual pode significar minerais diferentes, como a calcite e a aragonite), são característica essencial na sua designação. Por exemplo, a fórmula química do quartzo é SiO2, ou seja, para cada átomo de silício, existirão dois átomos de oxigénio. Já a fórmula química da olivina é (Mg, Fe)2SiO4 - para cada átomo de silício existem quatro átomos de oxigénio e dois átomos de magnésio ou ferro (que se podem intersubstituir). No entanto, também aqui, e apesar da variação entre ferro e magnésio, a fórmula química encontra-se precisamente estabelecida.

A título de curiosidade deixo aqui uma fórmula química daquelas porreiras para se decorar - Englishite: Na2K3Ca10Al15(PO4)21(OH)7 + 26H2O.

• Apresentar uma estrutura cristalina, bem definida, dentro de certos limites: Um mineral tem uma estrutura cristalina ordenada, onde, os seus constituintes básicos, átomos e iões, se encontram dispostos de forma ordeira e repetitiva para formar as várias estruturas identificadas na natureza.

Agora que já se identificaram as características essenciais para se considerar um mineral, vamos à questão que me levou a escrever este texto. Será o gelo um mineral?

Bem, a água, no estado líquido, não é um mineral - pois não é um sólido. Mas abaixo dos 0ºC a água torna-se em gelo, que já é um sólido. Aliás, o gelo entra nas quatro últimas categorias definidas anteriormente para ser um mineral. Mas, e na primeira?

A verdade é que o gelo, pode ser considerado, tanto um mineral como um não mineral! Se o gelo ocorrer de forma natural, na atmosfera terrestre, cumpre o primeiro requisito acima descrito e é considerado mineral. Por outro lado, o gelo formado no congelador não é um mineral, pois não ocorre naturalmente, envolvendo processos humanos pelo meio.

Figura: Fotografia de um floco de neve. Pode observar-se a estrutura cristalina hexagonal que caracteriza o gelo. Imagem do NOAA.

Fontes:

http://oliverodesigns.squarespace.com/blog/2015/2/4/synthetic-diamonds-part-1

http://geology.com/articles/water-mineral/

Considerações sobre a experiência 4

Antes de mais, devo relembrar que podem ver a que se refere a experiência 4 (Experiência 4 - Princípio da sobreposição dos estratos) e como a podem realizar, se assim o desejarem.

O Princípio da sobreposição dos estratos, apesar de ser um princípio relativamente básico, acaba por ser, ao mesmo tempo, um dos mais importantes usados em geologia e em outras ciências em que se façam datações.

Este princípio "diz-nos" que os estratos que estão na parte inferior de uma sequência de rochas sedimentares, serão sempre mais antigos que os que se lhes sobrepõem - partindo do principio que a sequência não se encontra alterada, por exemplo, por dobras ou falhas. Assim, estratos assentes na base terão sido depositados em tempos anteriores ao que se lhes seguem.

Figura 1: Esquema simplificado do Princípio da sobreposição dos estratos.

No caso da experiência, as roupas que se usam primeiro, que compõe a base do cesto da roupa, são análogas aos estratos mais velhos. A roupa que se acumula por cima desta, será roupa mais recentemente usada, como acontece com estratos mais recentes, que se depositam sobre os mais antigos.

Na deposição dos estratos ao longo do tempo, estratos que se depositem durante períodos semelhantes de tempo, têm tendência a apresentar características semelhantes: rochas idênticas, conteúdo fóssil semelhante, alterações parecidas. Em geologia, estes estratos são usados para datar certos eventos importantes e ajudam a compreender melhor certos períodos do tempo geológico. Como acontece por exemplo no Cabo Mondego!

Captura e armazenamento de carbono

E se em vez do dióxido de carbono (um dos principais gases responsáveis pelo efeito de estufa) ser lançado para a atmosfera, fosse acomodado em formações rochosas no interior da Terra ou no fundo do oceano? Era perfeito: diminuia-se a quantidade de gases prejudiciais enviados para o ar! Na verdade, isto já é uma (crescente) realidade.

O aprisionamento (ou sequestro) de carbono foi consagrado pela Conferência de Quioto (no protocolo entre as nações) em 1997, com a crescente necessidade de diminuir o envio de gases para a atmosfera, e assim, diminuir o efeito de estufa (que, recordando, é um processo natural, mas acelerado pelo Homem). Para se atingir os objectivos de uma Terra cada vez mais verde, este processo pode vir a ser crucial, pois não permite o aumento tão acentuado do efeito de estufa. Conta com meios naturais e artificiais (de captura e aprisionamento), que estão a ser estudados, melhorados e desenvolvidos.

A captura e armazenamento de carbono permite que uma grande parte da fatia das emissões de CO2, produzidas em grande parte, pelas indústrias, combustíveis fósseis e desflorestação, possa ser armazenada no interior da Terra em vez de ir parar à atmosfera, com os efeitos nocivos que daí advém. Este processo contempla três subprocessos importantes, que são a captura do CO2, o seu transporte e o posterior armazenamento em formações geológicas apropriadas.

Primeiro usam-se métodos para separar o dióxido de carbono dos restantes gases produzidos; depois esse gás é transportado por pipelines, barcos e camiões; finalmente ele é armazenado nas formações geológicas, localizadas muitos quilómetros abaixo da superfície terrestre. Estas formações são sedimentares, porosas, com camadas impermeáveis sobre si, tais como aquelas que armazenam gás natural e petróleo. Aliás, a forma de retenção destes combustíveis fósseis é a mesma que é seguida para o armazenamento do carbono.

O CO2 pode também ser armazenado nos oceanos, e neste caso, dá-se por duas vias: injecção directa e fertilização. No método de injecção, o CO2 é enviado para grandes profundidades, onde se dissolverá nas águas. A fertilização dos oceanos, consiste na adição de ferro, para certas zonas, com o objectivo de aumentar o crescimento de fitoplâncton e assim, aumentar a taxa de fotossíntese (e consequentemente dar uso ao CO2). Estes dois processos acarretam  perigos para os ecossistemas, principalmente ao nível da fauna. No entanto, ainda não são totalmente conhecidas todas as envolventes (pontos positivos, pontos negativos, custos).

Figura 1: Passos essenciais da captura e armazenamento do dióxido de carbono

Por outro lado o carbono é aprisionado, também por meio natural, no ecossistema oceânico através de processos físicos e biológicos. Os primeiros relacionam-se com a dissolução de CO2 na água do oceano. Este gás dissolve-se mais facilmente em água fria (tendência que aumenta para os pólos) e é posteriormente depositado no fundo. Os processos biológicos relacionam-se com os seres marinhos: o fitoplâncton retira CO2 da água para realizar a fotossíntese; já o plâncton e outros organismo usam o CO2 para o converterem em CaCO3 (carbonato de cálcio) para os seus esqueletos e conchas; quando o fitoplancton é consumido no processo alimentar, o CO2 é libertado para a água e entra de novo no ciclo anterior.

Já no ecossistema terrestre esse aprisionamento dá-se essencialmente nas florestas e no solo. Nas florestas, o armazenamento é feito pelas árvores e demais plantas, durante o processo da fotossíntese. Ou seja, quando as árvores ardem e são destruídas, dá-se uma libertação massiva de CO2. Logo, é necessário que se tenha um cuidado especial com as florestas (alô, Brasil, esta é especialmente para vocês)! Por outro lado, a decomposição dos organismos e a interacção entre fauna e flora, são os maiores factores para o aprisionamento de CO2 no solo. A libertação do CO2 deste reservatório dá-se pelos processos de erosão, lixiviação e volatilização.

Atente-se para o facto dos maiores reservatórios de CO2, não serem a atmosfera, mas sim, os ecossistemas terrestre (vegetação e solo) e, principalmente, o marinho, que sequestram grande parte dos stocks de CO2 existentes.

Por fim, deixo-vos um vídeo que, de forma sucinta, explica o processo da captura artificial e armazenamento de CO2 nas formações geológicas, naquele que é um processo que será cada vez mais comum nos tempos que se avizinham.

Experiência 4 - Princípio da sobreposição dos estratos

Isto vai parecer estranho (e de certa forma, é) mas, dá para utilizar a roupa suja que se acumula em casa, como modo de aprender um dos princípios mais importantes em geologia: o da sobreposição dos estratos.

Esta experiência permite compreender melhor os conceitos sobre as ppropriedades dos materiais da Terr, da história do planeta e da origem e evolução do sistema terrestre.

Material: Apenas e só um cesto de roupa suja (podem deixar a roupa interior de fora, talvez seja mais seguro)

Procedimento:

1 - Enche um cesto, com vários tipos de roupas
2 - Organiza as roupas em camadas, sendo que essas camadas devem ser agrupadas segundo características comuns (como a cor ou o tipo de peça)
3 - Depois, é só retirar as roupas, uma peça de cada vez, e pensar (e tentar perceber!) até que ponto esta pequena experiência está relacionada com o Principio da Sobreposição dos Estratos que se verifica em várias unidades geológicas. E que outras informações se podem retirar desta analogia.




Fonte:
101 Effective Earth Science Demonstrations Using Only One or Two Items. William Johnston & Mark Francek

Gás de xisto - a nova moda energética

Já ouviste falar de gás de xisto (shale gas)? Esta é a tua primeira vez? Então prepara-te, pois nos próximos tempos podes ouvir falar muito dele. Mas, quando o momento chegar, vais estar preparado. Porque vais-te lembrar do que aqui vais ler.

Gás de xisto (ou gás não-convencional) é um gás que se encontra dentro dos poros de formações xistentas (sim, o nome gás de xisto faz sentido). Este tem a mesma composição química do petróleo e é utilizado essencialmente para a produção de energia (representando uma alternativa aos combustíveis fósseis mais comuns, em particular ao gás natural). Este gás encontra-se comprimido nos orifícios das rochas porosas e é retirado através de uma técnica que se chama fracking - fracturação hidráulica - que consiste, principalmente, na introdução de uma mistura de água, areia e compostos químicos a alta pressão nas rochas, produzindo fracturas e permitindo que o gás possa ser extraído.

Figura 1: Esquema simplificado do processo de fracking

O gás de xisto é conhecido como recurso energético desde o final do século XIX. Mas. apenas a partir do ano 2000 (e isto, tendo muito em conta os Estados Unidos), a sua exploração aumentou e tem aumentado de forma constante à medida que mais e mais países vão investindo nesta "nova" fonte energética. Existem reservas de gás de xisto confirmadas um pouco por todo o mundo, sendo que a maioria delas se encontram na China, EUA e Argentina. O aumento da exploração e produção deste tipo de gás, pode, desde logo, diminuir a dependência de alguns países para com o petróleo, gás natural e seus fornecedores, que deixam de controlar o mercado energético a seu bel-prazer e definir as regras. Para a Europa, mesmo esta não tendo grandes reservas, a exploração de gás de xisto pode também ser benéfica. Até em Portugal já se fala de uma possível exploração deste combustível em certas zonas.

Figura 2: Reservas mundiais de gás de xisto no ano de 2012

No entanto, nem tudo é um mar de rosas. A exploração e produção do gás de xisto acarreta importantes problemas ambientais - que podem até ser piores que os que advém das actuais explorações e produções de petróleo, gás natural e carvão. Os problemas ambientais deste tipo de exploração, começam na introdução dos mais de 600 químicos (alguns deles tóxicos, entre eles substâncias cancerígenas como o ácido sulfúrico e o formaldeído) nas rochas em profundidade, o que pode levar à contaminação dos lençóis freáticos (os reservatórios subterrâneos de água potável) - o que resulta numa quantidade ainda menor de água potável (que ao contrário da crença popular é um recurso não renovável). A emissão de gases de efeito de estufa (dióxido de carbono e metano, à cabeça) é também uma perigosa realidade, contribuindo para o aumento do aquecimento global. Outro dos problemas é o começo de pequenos tremores de terra (que chegam a ultrapassar a magnitude 3 na escala de Richter), devido à fracturação das rochas em profundidade, perto das zonas onde se dá o processo de fracking.

Os benefícios/prejuízos que advêm da exploração e utilização do gás de xisto são ainda um pouco desconhecidos, existindo entretanto um intensivo estudo e debate sobre este tema. Vamos esperar pelos próximos capítulos desta nova história que se está a escrever, tendo sempre em atenção (espero eu), a sobrevivência e melhoria do estado do planeta Terra.

Que não se dê um passo maior que a perna.

Fontes:
http://www.bbc.com/news/business-23311963
http://blog.thomsonreuters.com/index.php/global-shale-gas-basins-graphic-of-the-day/
http://www.kpmg.com/Global/en/IssuesAndInsights/ArticlesPublications/Documents/shale-gas-global-perspective.pdf

Considerações sobre a experiência 3

Em relação à experiência 3, que podem relembrar em Experiência 3 - Meteorização nas rochas, estão envolvidos alguns assuntos importantes do ponto de vista geológico. No entanto, convém começar por explicar o que é a meteorização e o que resulta deste essencial processo do ciclo das rochas.

Meteorização, é o processo que define a fracturação e quebra de rochas na superfície terrestre. E é um importante processo, na origem das rochas sedimentares, por ser o mecanismo que inicia a produção de partículas. A meteorização pode ter duas origens: física e química. A meteorização física dá-se quando a rocha se fragmenta através de processo físicos, sem que a sua composição química seja alterada. Já a meteorização química, ocorre quando os minerais são alterados ou dissolvidos quimicamente (por exemplo, pela água).

Os três mais importantes factores que entram no jogo da meteorização são o clima, o tempo de exposição às condições atmosféricas e as propriedades da própria rocha. A composição mineralógica afecta a velocidade a que as rochas podem ser meteorizadas - rochas mais estáveis nas condições da superfície terrestre serão mais dificilmente alteradas. Por outro lado, quanto mais tempo uma rocha estiver exposta, mais ela será alterada. Finalmente, quanto ao clima, este afecta a meteorização das rochas, principalmente devido à pluviosidade e temperatura - mudanças nestes parâmetros podem afectar seriamente a fracturação das rochas.

Em relação à experiência propriamente dita, pode-se verificar o seguinte:

O arenito absorve alguma da água, quando esta entra pelos seus poros. Quando as rochas são colocadas no congelador, a água congela e expande-se (característica normal do estado sólido). Com este aumentar de espaço, a água faz com que a rocha fracture, devido à sua expansão nas suas pequenas junções e poros.

Tal como nesta experiência, a água é responsável pelas fracturas que habitualmente se observam nas rochas, encontrando-se associada às mudanças que ocorrem no estado do tempo, por exemplo pela passagem de uma estação para outra, onde as chuvas (leia-se pluviosidade) variam de forma importante, assim como a temperatura.

Passatempo Fevereiro 2015

Chegou, mais uma vez, a altura do passatempo mensal do Jardim Geológico! Em que consiste? Podes ver o anterior, Passatempo Janeiro 2015, e obter informações do que se trata.

Conto com a participação dos mais audazes, que se queiram aventurar neste pequeno desafio!

Um bom mês de Março para todos :)

HORIZONTAIS

5.   Período do tempo geológico que engloba a maioria das espécies de dinossauros retratados em Parque Jurássico

8.    Tipo de extinção comum no quartzo

11.   Peça do microscópio que faz com que duas ondas interfiram em planos perpendiculares

13.   Peça do microscópio que está activa em observações tanto a nicóis paralelos como cruzados

14.   Mineral que apresenta três direcções de clivagem

VERTICAIS

1.   Peça do microscópio petrográfico que representa uma das principais diferenças para o microscópio habitualmente utilizado em biologia 

2.     Dinossauros que tinham o tamanho de perús (plural) 

3.     Outro nome dado à forma de um mineral 

4.     Grupo de minerais que, normalmente, apresenta maclas 

6.     Característica que define a mudança de um mineral para outro mais estável 

7.     Processo natural da decomposição das rochas 

9.     Diz-se de um mineral que tem os contornos rectos e bem definidos 

10.   Propriedade observada em microscopia, que resulta de um mineral absorver comprimentos de onda diferentes, em diferentes direcções 

12.   Resina fóssil, usada como objecto ornamental 

13.   Uma das principais forças actuantes ne geologia