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Vegetais inundam a atmosfera terrestre

Cientistas concluem que hidrologia da Terra é dirigida pela vida vegetal

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Imagem de microscopia eletrônica de um estômato – orifício na parte inferior da folha por onde a planta elimina  vapor d’água para a atmosfera.

 

 

Por Caleb A. Scharf  

Um novo estudo estima que entre 80 e 90% do vapor d’água atmosférico proveniente dos continentes da Terra deriva da transpiração de plantas, e não de simples evaporação física.

Esse processo usa quase metade da energia solar absorvida pelas massas de terra do planeta e representa um importante componente do sistema climático terrestre. A descoberta pode ter implicações para investigações de outros mundos.

A recente descoberta de dois planetas potencialmente ‘habitáveis’, quase do tamanho da Terra, em um sistema de cinco planetas ao redor da distante estrela Kepler-62, reforça o fato de astrônomos estarem se aproximando cada vez mais de encontrar mundos que têm uma chance de se parecerem um pouco com o nosso.

Mas há tantas incertezas que é tremendamente difícil afirmar com qualquer grau de confiança como pode ser a superfície desses planetas, e menos ainda quais são as chances de existir vida e uma biosfera funcional por lá. Mesmo assim, o que essas descobertas de fato nos dão é um conjunto de novas perguntas.

Se conseguirmos estudar um planeta potencialmente equivalente à Terra com fidelidade suficiente para medir suas propriedades atmosféricas (e existem boas razões para acreditar que faremos isso na próxima década), por exemplo, precisamos saber o que procurar.

O desequilíbrio químico é uma impressão digital da vida em um planeta, mas a maneira com que o planeta reage às chamadas ‘forças externas’ também é. Se o planeta responde a estações, por exemplo, – a entrada energética conforme o planeta orbita sua estrela, e conforme gira em seu eixo – lenta ou rapidamente. 

E essa é uma das razões de um resultado recém-publicado por Jasechko et al. na Nature ser particularmente fascinante para astrobiólogos. O estudo ‘Terrestrial water fluxes dominated by transpiration’ [NT: Fluxos de água terrestres dominados por transpiração, literalmente] usa vários dados sobre o fracionamento isotópico de oxigênio e hidrogênio na água das massas continentais da Terra, além de cuidadosos modelos matemáticos, para aprender sobre os processos através dos quais a água vai de líquido a vapor em nossa atmosfera.

Em poucas palavras, quando a água evapora fisicamente – como em uma poça que seca – as moléculas que se transformam em vapor consistem preferencialmente de isótopos mais leves (núcleos atômicos com menos nêutrons), deixando para trás os mais pesados por algum tempo.

Quando uma planta absorve água, a distribui por suas estruturas, e a expira como vapor através de seus estômatos [NT: stomata] – em outras palavras, quando transpira água – não faz distinção entre isótopos leves ou pesados, o que faz com que a composição do vapor que chega até a atmosfera seja igual à da forma líquida que se condensa sobre  as plantas. 

Em princípio, esses fatos permitem monitorar a quantidade de água que chega à atmosfera em decorrência da  transpiração de plantas, ao contrário de simples evaporação.

Mas isso está longe de ser simples, porque a água volta para a superfície como chuva. Lagos cercados por terra. porém, podem oferecer amostras de misturas de isótopos – porque temos alguma esperança de criar modelos para descrever seu abastecimento e o destino posterior da água.

No fim das contas, é provável que 80 a 90% da água que sofre ‘evapotranspiração’ (a combinação de simples evaporação e transpiração de plantas) provem apenas da transpiração. A quantidade de água proveniente da transpiração equivale, assim, cinco a 10 vezes mais que através da evaporação direta, e até quatro vezes mais do que se pensava anteriormente.

Isso significa que, a cada ano, a vida vegetal transfere 62 mil quilômetros cúbicos de água das superfícies continentais do planeta para a atmosfera. Isso é muita água, o equivalente a uma gota gigante com 50 quilômetros de diâmetro.  

Mas a coisa mais interessante do ponto de vista de observar o funcionamento de um planeta é a energia envolvida. Esse estudo estima que aproximadamente metade da energia solar absorvida pela superfície continental da Terra sirva para induzir a transpiração vegetal. Isso é metade dos 70 watts por metro quadrado das massas de terra do planeta, o que se soma a aproximadamente cinco mil Terawatts de energia (5x1015 Watts, em média anual).

Uma enorme parte da maquinaria hidrológica da Terra é dirigida pela vida, vida que também é uma enorme devoradora de energia.

Nós humanos usamos energia a uma taxa de 15 Terawatts, o que mal chega a 0,016% dos 89 Petawatts médios de energia solar absorvidos por todos os continentes e oceanos. A transpiração poderia ser responsável por 5,6%, uma quantidade muito mais substancial. 

As conclusões do estudo tem algumas implicações profundas para a maneira com que modelos climáticos lidam com o transporte de água impulsionado biologicamente.

Também pode ter algo a nos dizer sobre como um mundo rico em vida responde a vários inputs estelares, e o que podemos esperar detectar em sua atmosfera. Como a transpiração é afetada por um conjunto de características físicas, tanto de plantas como do ambiente – do número de folhas a temperaturas locais e condições de vento –, é tentador imaginar que um dia poderemos ser capazes de deduzir alguns desses detalhes em um exoplaneta simplesmente monitorando o vapor d’água em sua atmosfera.

É claro que isso supõe muitas coisas sobre a semelhança da vida vegetal vascularizada por todo o cosmos, o que é um pouco de exagero já que essas formas só surgiram na Terra há cerca de 400 milhões de anos, mas ainda podemos especular que mecanismos como a transpiração poderiam evoluir em outros lugares.