Recurso da Casa das Ciências disponível para download em: https://www.casadasciencias.org/recurso/8968 Esta recurso educativo visa explorar dados recentes sobre a origem da água na Terra, nomeadamente quanto à sua formação em astros rochosos. OBJETIVO DE APRENDIZAGEM Explicar o aparecimento e a evolução da vida e as extinções dos seres vivos no Pré-Câmbrico, Paleozoico, Mesozoico e Cenozoico, articulando com saberes da Biologia.

1. CreativeLab_Sci&Math | A origem da água da Terra
Bento Cavadas | Ilídio André Costa
1
A origem da água da Terra
Bento Cavadas1,2
| Ilídio André Costa3, 4, 5
1
IPSantarém/Escola Superior de Educação
2
CeiED | Universidade Lusófona
3
Agrupamento de Escolas de Santa Bárbara
4
Planetário do Porto – Centro Ciência Viva
5
Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço -Universidade do Porto
Aceite para publicação em 31 de julho 2023

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Bento Cavadas | Ilídio André Costa
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GUIÃO DO RECURSO EDUCATIVO
INTRODUÇÃO
Esta recurso educativo visa explorar dados recentes sobre a origem da
água na Terra, nomeadamente quanto à sua formação em astros
rochosos.
O enquadramento curricular deste recurso é o domínio “História da
Terra e da vida” do programa de Geologia do 12.º ano. Este tema inclui
a abordagem da seguinte aprendizagem essencial:
 Explicar o aparecimento e a evolução da vida e as extinções dos
seres vivos no Pré-Câmbrico, Paleozoico, Mesozoico e Cenozoico,
articulando com saberes da Biologia.
As atividades também pretendem desenvolver nos alunos as áreas de
competências relacionadas com as linguagens e textos, informação e
comunicação, raciocínio e resolução de problemas, pensamento crítico,
relacionamento interpessoal e saber científico, técnico e tecnológico,
elencadas no Perfil dos Alunos à Saída da Escolaridade Obrigatória (ME-
DGE, 2017).
O recurso inclui um enquadramento teórico sobre a origem da água da
Terra, exercícios e propostas de soluções.
O tempo aproximado para a realização das tarefas é de 60 minutos.

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PROBLEMA QUAL É A ORIGEM DA ÁGUA QUE EXISTE NA TERRA?
A existência de água no estado líquido e a sua abundância foram condições
essenciais para o aparecimento e a evolução da vida na Terra. A existência de água
na Terra foi favorecida por este planeta se situar na zona habitável circum-estelar
do Sistema Solar. A zona habitável circum-estelar, muitas vezes designada apenas
como zona habitável, é a zona cuja distância à sua estrela é tal que possibilita a
existência de água no estado líquido na superfície de um planeta, desde que tenha
uma atmosfera apropriada (NASA/JPL-Caltech/Torre, 2021; Figura 1).
Figura 1. O esquema ilustra a zona habitável circum-estelar do Sistema
Solar e do sistema TRAPPIST-1. A faixa verde representa o conjunto de
distâncias orbitais de uma estrela para as quais a temperatura pode
permitir a existência de água no estado líquido na superfície de um
planeta. (Créditos: NASA/JPL-Caltech/Torre, 2021).
A distância da terra ao Sol (cerca de 150 milhões de km) permite-lhe descrever uma
órbita numa região do espaço nem muito fria, nem muito quente, possibilitando a
existência de água no estado líquido à superfície (Martins-Loução et al., 2012).
No entanto, a Terra formou-se numa zona mais próxima do Sol do que aquela à qual
se encontra agora. Tendo em conta essa proximidade ao Sol, as altas temperaturas
terão vaporizado a água existente nessa zona e o vento solar terá arrastado essa
água para as zonas mais afastadas do Sol. Por essa razão, a Terra ter-se-á formado a
partir de materiais muito desidratados. Sendo assim, a água que existe na Terra não
é proveniente dos materiais que a formaram, mas terá uma origem extraterrestre.
Qual terá sido essa origem?

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EXPLICAÇÃO A ORIGEM DA ÁGUA DA TERRA
A origem da água na Terra e o volume de água total que se localiza no interior da
Terra, são aspetos que carecem de melhor explicação (NASA, 2016). No entanto,
coloca-se a hipótese da maior parte da água ter tido origem em asteroides1
provenientes da Cintura de Asteroides, designadamente os asteroides carbonáceos
ou asteroides tipo C -, que bombardearam a Terra no momento da acreção
(University of Glasgow, 2021). No entanto, a análise dos elementos que constituem
a água presente em amostras de meteoritos resultantes desses asteroides
(condritos carbonáceos) revela uma composição isotópica que não se assemelha,
completamente, com a composição isotópica desses elementos na água da Terra.
Portanto, a água que presentemente constitui a hidrosfera terá também de ter outra
origem, no Sistema Solar.
Os novos dados sobre esse assunto são resultantes de materiais recolhidos pela
Agência Espacial Japonesa no solo do asteroide Itokawa. A análise desses materiais
realizada por Daly et al. (2021), mostrou que também existem quantidades
relevantes de água nesse tipo de asteroides, não carbonáceos. Inclusivamente, a
investigação realizada por Daly et al. (2021), sugere uma explicação para a formação
da água (Figura 2Error! Reference source not found.).
Figura 2. Interpretação do processo de formação de água em asteroides
não carbonáceos (Adaptado de Daly et al., 2021 e University of
Glasgow, 2021).
O vento solar é constituído por várias partículas, como protões e iões de hidrogénio.
Essas partículas, carregadas eletricamente, incidem sobre a superfície dos
asteroides e interagem, por exemplo, com o óxido de ferro (FeO) ou o óxido de
magnésio (MgO) que os constitui, fazendo com que essas moléculas se dissociem
nos seus átomos (Mg2+
, Fe2+
e O2-
). Posteriormente, o ião oxigénio (O2-
) pode,
combinando-se com um ião de hidrogénio, originar OH-
(anião hidróxido). Este,
interagindo com os iões de hidrogénio ainda livres, leva à produção de água – H2O
(University of Glasgow, 2021). Estima-se que um metro cúbico do solo do asteroide
Itokawa contenha cerca de 20 litros de água, produzida através deste processo.
1
Outros investigadores sugerem que os cometas tiveram um papel relevante na origem da água da
Terra: https://www.space.com/water-from-comets-46p-study.html

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EXERCÍCIOS Resolva os seguintes exercícios
1. Observe a figura 1 e responda às seguintes questões.
1.1. Indique os planetas que se localizam na zona habitável circum-estelar do
Sistema Solar.
1.2. Refira que planetas (de b a h) se situam na zona habitável circum-estelar do
sistema TRAPPIST-1.
2. Selecione, para cada uma das seguintes afirmações, a única opção correta.
2.1. A análise dos meteoritos carbonáceos permite concluir que …
A. são a origem de toda a água que existe atualmente na Terra.
B. são a origem de toda a água que existe atualmente nos planetas do Sistema
Solar.
C. possuem uma composição isotópica em água que não é idêntica à
composição isotópica de toda a água existente na Terra.
D. possuem uma composição isotópica em água igual à composição isotópica
de toda a água que existe na Terra.
2.2. A origem do ião de oxigénio nos asteroides deve-se à interação …
A. do FeO com o MgO.
B. do FeO e do MgO com a água.
C. do FeO e do MgO com o anião hidróxido.
D. do FeO e do MgO com partículas do vento solar.
2.3. A etapa final de produção da água nos asteroides consiste na interação …
A. de iões de hidrogénio com o anião hidróxido.
B. de iões de ferro e magnésio com o anião hidróxido.
C. de iões de hidrogénio com o FeO.
D. de iões de hidrogénio com o MgO.
2. Classifique, como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das seguintes afirmações.
__ A. A água existente na Terra resulta exclusivamente da que existia em meteoritos
não carbonáceos que alcançaram a sua superfície.
__ B. A maior parte da água que existe na Terra acumulou-se nesse planeta em
resultado da acreção dos materiais que originaram o Sistema Solar.
__ C. A investigação de corpos celestes contribuiu para esclarecer a origem da água
da Terra.
__ D. A origem da água da Terra é um processo já completamente esclarecido.
__ E. Um quilómetro cúbico de solo do asteroide Itokawa pode conter 20 000
milhões de litros de água.

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PROPOSTA DE SOLUÇÕES
1.
1.1. Vénus, Terra e Marte.
1.2. d, e, f e g.
2.
2.1. Opção C.
2.2. Opção D.
2.3. Opção A.
3. A- F; B – F: C – V; D – F; E - V.
REFERÊNCIAS
Arizona State University (ASU), & Rubin, P. (2018). Asteroide psyche.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asteroide_psiche.jpg
Daly, L., Lee, M.R., Hallis, L.J. et al. (2021). Solar wind contributions to Earth’s oceans. Nature
Astronomy. https://doi.org/10.1038/s41550-021-01487-w
Ministério da Educação/Direção-Geral da Educação (2017). Perfil dos alunos à saída da escolaridade
obrigatória. Ministério da Educação/Direção-Geral da Educação.
http://www.dge.mec.pt/sites/default/files/Curriculo/Projeto_Autonomia_e_Flexibilidade/
perfil_dos_alunos.pdf
National Aeronautics and Space Administration (NASA) (2016, 11 September). Astronomy picture of
the day. All the water on planet Earth. https://apod.nasa.gov/apod/ap160911.html
NASA/JPL-Caltech/ Torre, L. B. De La (2021). What is the habitable zone? NASA Exoplanet Exploration.
https://exoplanets.nasa.gov/resources/2255/what-is-the-habitable-zone/
University of Glasgow (2021, 26 November). Space dust analysis could solve mystery of the origins of
Earth’s water [Video file]. YouTube. https://youtu.be/Con5L8-kg8c

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FICHA TÉCNICA
Título CreativeLab_Sci&Math | A origem da água na Terra
Autores Bento Cavadas | Ilídio André Costa
Imagens
Figura 1. NASA/JPL-Caltech/Torre, 2021
Figura 2. Esquema elaborado pelos autores. A fonte da imagem do asteroide é
ASU & Rubin (2018). Figura licenciada conforme a licença Creative
Commons Attribution-Share Alike 4.0 International
Publicação: Aceite para publicação em 31 de julho de 2023
Licença: