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Ciências da Terra e do espaço do ensino fundamental · 1–9 年级
27O gelo na Terra
As duas fotografias abaixo foram tiradas do mesmo lugar, numa laguna do Alasca, com 26 anos de intervalo. Em 1990, uma larga língua de gelo descia o vale até a água. Em 2016, o gelo tinha recuado vale acima e ficado mais estreito; árvores e rocha nua ocupavam o espaço que ele tinha deixado. Entre 1984 e 2021, as imagens de satélite mostram que a extremidade dessa geleira, a geleira Pedersen, recuou cerca de .


O gelo cobre hoje cerca de um décimo das terras da Terra. Ele fica nos vales das montanhas, em dois enormes mantos sobre a Antártida e a Groenlândia, nos mares polares e, escondido, dentro do chão congelado do extremo norte. Este capítulo olha cada um deles por vez, como o gelo modela o relevo, e as épocas em que o gelo cobria muito mais a Terra do que hoje.
O que você já sabe
A neve é um tipo de precipitação: cristais de gelo que crescem numa nuvem e caem sem derreter (Capítulo 7). A água corrente desgasta o relevo, leva os pedaços embora e os deposita mais abaixo; um rio escava um vale (Capítulo 10). Quando a água do mar congela, o sal fica na água em volta do gelo (Capítulo 26). Em física, você aprende que a água se expande quando congela, então o gelo é menos denso que a água líquida, e que um corpo mais leve que a água que ele desloca flutua.
27.1 As geleiras
No alto das montanhas, cai mais neve no inverno do que derrete no verão. Ano após ano, a neve nova enterra a neve velha e a comprime. Os cristais se compactam, o ar entre eles é espremido para fora, e, depois de cerca de um ano, a neve virou firn, um material granuloso entre a neve e o gelo. Enterrado cada vez mais fundo, o firn se transforma em gelo duro e sólido; para a maioria das geleiras, isso leva mais de cem anos.
Definição 27.1 (Geleira)
Uma geleira é uma massa de gelo, formada por neve acumulada durante muitos anos, que desce devagar por cima do terreno sob o seu próprio peso.
Uma geleira tem duas partes. Na sua parte de cima, a zona de acumulação, cai mais neve a cada ano do que derrete: a geleira ganha gelo. Na sua parte de baixo, a zona de ablação, derrete mais gelo a cada ano do que cai de neve: a geleira perde gelo. O gelo ganho em cima continua descendo para substituir o gelo perdido embaixo. Se os dois se equilibram, a ponta da geleira, a sua extremidade, fica no mesmo lugar.
Como o gelo sólido pode escorrer? Sob o peso do gelo de cima, o gelo do fundo de uma geleira se deforma devagar, como uma camada grossa de mel frio se espalha. A geleira também desliza sobre a rocha de baixo, sobre uma película fina de água ou sobre lama molhada. O fundo da geleira, que se esfrega na rocha, anda mais devagar que o seu topo. A maioria das geleiras anda devagar e de maneira regular; algumas fazem de repente um avanço brusco. Em 1986, a geleira Hubbard, no Alasca, avançou cerca de por dia, e o avanço brusco mais rápido já registrado, o da geleira Kutiah, no Paquistão, em 1953, teve uma média de cerca de por dia durante três meses.
Quando uma geleira perde mais gelo embaixo do que ganha em cima, a sua extremidade sobe de volta pelo vale: a geleira recua. Uma geleira que recua continua descendo a encosta, como uma esteira transportadora; ela só derrete mais depressa do que desce. A geleira Muir, no Alasca, enchia o seu vale inteiro até o mar em 1941. Em 2004, a sua extremidade tinha recuado , e a superfície do gelo tinha baixado mais de .
27.2 Como o gelo modela um vale
Uma geleira é uma ferramenta de erosão poderosa. O seu gelo congela em volta de blocos de rocha solta e os arranca; as pedras presas na sua base raspam a rocha de baixo como uma lixa. A geleira leva toda essa rocha, da poeira fina a matacões enormes, vale abaixo, como uma esteira transportadora, e a larga onde o gelo derrete.
Definição 27.2 (Vale em U e morena)
Um vale em U é um vale de fundo largo e plano e encostas íngremes, escavado por uma geleira que alargou e aprofundou um vale de rio estreito em V. Uma morena é uma crista de detritos rochosos, da poeira aos matacões, deixada por uma geleira: uma morena lateral ao longo do seu lado, uma morena frontal na sua extremidade.
As morenas são pistas úteis. Uma morena frontal bem abaixo num vale, sem nenhum gelo por perto, mostra até onde a geleira chegou um dia; uma morena lateral no alto da encosta de um vale mostra que espessura o gelo teve um dia. Um grande matacão sozinho no meio de um campo, feito de uma rocha que não se encontra em nenhum lugar por perto, é outra pista: é um bloco errático, uma rocha levada para longe do seu lugar de origem por uma geleira e deixada para trás quando o gelo derreteu. Os blocos erráticos vão de seixos a blocos maiores que uma casa.
No campo — Ler um vale modelado pelo gelo
Num passeio na montanha, ou numa fotografia de um vale de montanha, observe a forma do vale em corte transversal: um V estreito, ou um U largo de paredes íngremes? Procure no fundo do vale longas cristas de pedras e de terra misturadas, que correm ao longo das suas encostas ou de um lado a outro: elas podem ser morenas. Procure grandes matacões que não combinam com a rocha em volta, e superfícies de rocha lisas riscadas por longas linhas paralelas. Fique nas trilhas, mantenha-se longe das bordas das encostas íngremes e do próprio gelo, e desenhe o que você vê no seu caderno.
27.3 Mantos de gelo, plataformas de gelo e icebergs
As maiores massas de gelo da Terra não ficam nos vales das montanhas: elas cobrem terras inteiras. O manto de gelo da Antártida se estende por quase milhões de e tem quase de espessura no seu ponto mais espesso. O manto de gelo da Groenlândia cobre cerca de milhão de , quatro quintos da ilha, e tem mais de de espessura. Juntos, eles guardam mais de 99 % do gelo sobre terra, e mais de dois terços de toda a água doce da Terra.
Definição 27.3 (Manto de gelo, plataforma de gelo e iceberg)
Um manto de gelo é uma massa de gelo que cobre mais de de terra, como uma cúpula enorme que se espalha para fora em todas as direções. Onde o gelo que escorre da terra chega ao mar e continua flutuando sobre ele, ainda ligado ao gelo de trás, ele forma uma plataforma de gelo. Um iceberg é um grande bloco de gelo, com mais de de largura, que se soltou de uma geleira ou de uma plataforma de gelo e flutua no mar.

A água presa nos mantos de gelo veio do oceano: ela evaporou, caiu como neve e se acumulou sobre a terra. Se todo o gelo da Groenlândia derretesse, o mar subiria cerca de ; se todo o gelo da Antártida derretesse, cerca de . Todas as geleiras de montanha do mundo, mais de , acrescentariam menos de meio metro.
O gelo que flutua é diferente. Uma plataforma de gelo ou um iceberg já flutua no mar: ele já deslocou o seu próprio peso de água. Quando ele se quebra ou derrete, o mar não sobe. Mas uma plataforma de gelo segura as geleiras atrás dela, como uma rolha numa garrafa; quando a plataforma de gelo Larsen B, na Antártida, se despedaçou em 2002, as geleiras atrás dela aceleraram, algumas até oito vezes a sua velocidade anterior, e despejaram mais gelo de terra no mar.
No laboratório — Gelo que flutua e gelo sobre terra
Dentro de casa, ponha uma pedrinha em cada um de dois copos transparentes, de modo que ela fique para fora da água quando você os encher. No primeiro copo, faça flutuar alguns cubos de gelo na água. No segundo, equilibre o mesmo número de cubos de gelo sobre a pedra, fora da água. Encha os dois copos de água até o mesmo nível e marque-o com uma caneta hidrográfica. Espere até todo o gelo derreter, e depois compare os níveis da água com as marcas. Que copo se comporta como o mar quando um iceberg derrete, e qual se comporta como o mar quando um manto de gelo derrete?
27.4 O gelo marinho
O gelo marinho é ainda outra coisa: é o próprio mar, congelado. A cada inverno, a superfície dos oceanos polares congela numa área enorme; a cada verão, boa parte desse gelo derrete de novo. No Ártico, o gelo é menor no fim do verão, em setembro, e maior no fim do inverno, em março. Os satélites medem a sua extensão, a área de mar onde pelo menos 15 % da superfície está coberta de gelo, todos os dias desde o fim dos anos 1970.
Definição 27.4 (Gelo marinho)
O gelo marinho é água do mar congelada: ele se forma, cresce e derrete no próprio oceano. Ele é diferente dos icebergs e das plataformas de gelo, que flutuam no mar, mas foram feitos de neve caída sobre a terra.
O gelo marinho importa muito além dos polos. A água do mar aberta é escura: ela reflete só cerca de 6 % da luz do Sol que chega até ela e absorve o resto. O gelo marinho reflete de 50 a 70 %, e o gelo marinho coberto de neve, até 90 %. Quando o gelo derrete, a água escura de baixo absorve mais energia do Sol e esquenta, o que derrete mais gelo.
Os pontos sobem e descem de um ano para o outro: o tempo de cada verão conta. Mas, ao longo dos anos, eles claramente descem. Para ver a mudança através dos altos e baixos, os cientistas traçam uma linha de tendência, a reta que passa o mais perto possível de todos os pontos.
Método 27.5 (Ler uma tendência num gráfico)
- Leia os eixos: o que é medido, em que unidade, em que anos.
- Observe os pontos: há uma subida geral, uma descida geral, ou nenhuma das duas, por trás dos altos e baixos?
- Leia a linha de tendência no primeiro ano e no último ano.
- Calcule a diferença, e divida pelo número de anos (ou de décadas) entre eles: é a mudança média por ano (ou por década).
- Não tire conclusões demais de um único ano: um ponto isolado longe da linha é o tempo meteorológico; a linha é a tendência.
Exemplo 27.6 (O gelo de setembro do Ártico)
No gráfico, a linha de tendência fica em cerca de milhões de em 1979 e em cerca de milhões de em 2025. A mudança é de milhões de km em anos, ou seja, 4.6 décadas: . O gelo marinho de setembro diminuiu cerca de milhão de por década: em 46 anos, a linha de tendência perdeu quase a metade do seu valor de 1979. O ponto mais baixo, milhões de em 2012, fica bem abaixo da linha: aquele verão foi excepcional.
As medidas mostram que o gelo marinho de verão do Ártico ficou ao mesmo tempo menor e mais fino desde os anos 1980, à medida que o Ártico esquentou. O Capítulo 28 examina como o clima da Terra está mudando, e por quê.
27.5 O permafrost
No extremo norte, o frio penetra fundo no chão. Embaixo da tundra da América do Norte, da Groenlândia e do norte da Ásia, o solo e a rocha continuam congelados o ano todo, e muitas vezes estão congelados há milhares de anos. Só uma camada fina de cima, a camada ativa, descongela a cada verão e congela de novo a cada inverno; as plantas crescem nela, e a água, que não consegue escoar para o chão congelado de baixo, fica em poças na superfície.
Definição 27.7 (Permafrost)
O permafrost é um chão, solo ou rocha, que fica a ou abaixo disso durante pelo menos dois anos seguidos.
O permafrost fica embaixo de cerca de milhões de , um quarto das terras do hemisfério norte, e embaixo de cerca de 85 % do Alasca. Um chão congelado cheio de gelo é duro como rocha; quando o seu gelo derrete, o chão vira lama e afunda. As estradas racham, os prédios se inclinam, e os oleodutos podem se romper: onde atravessa o permafrost, o Oleoduto Trans-Alasca passa acima do chão ao longo de . O permafrost que descongela também deixa se decompor os restos de plantas congelados nele há milhares de anos, que liberam gás carbônico e metano no ar.

27.6 As glaciações
O gelo nem sempre cobriu a mesma parte da Terra. Há cerca de anos, mantos de gelo cobriam boa parte da América do Norte e do norte da Europa, inclusive a Escandinávia. As geleiras cobriam então cerca de um quarto das terras, contra cerca de um décimo hoje. Tanta água estava presa nesse gelo que o mar ficava mais de abaixo do nível de hoje: partes das plataformas continentais atuais eram terra firme. A partir de cerca de anos atrás, os mantos de gelo derreteram e recuaram, e o mar subiu; ele chegou mais ou menos ao seu nível atual há cerca de anos.
Definição 27.8 (Glaciação)
Uma glaciação é um longo período frio da história da Terra em que os mantos de gelo se estendem muito além das regiões polares e cobrem grandes partes dos continentes. A última glaciação teve o seu momento mais frio há cerca de anos e terminou há cerca de anos.
As pistas da última glaciação estão por toda parte nas terras que ela cobriu: vales em U longe de qualquer geleira atual, morenas frontais atravessando planícies, blocos erráticos deitados em campos. E ela não foi a única. Nas últimas centenas de milhares de anos, as glaciações e as épocas mais quentes entre elas se sucederam muitas e muitas vezes; nós vivemos numa das épocas quentes. O Capítulo 28 conta como os cientistas leem essa longa história no próprio gelo da Antártida.
27.7 Exercícios
Exercício 27.1 ★
Usando o corte longitudinal de uma geleira deste capítulo, dê o nome: (a) da parte da geleira onde ela ganha gelo; (b) da parte onde ela perde gelo; (c) da ponta da geleira; (d) da crista de detritos rochosos na sua extremidade.
Solução
Solução de Exercício 27.1.
(a) A zona de acumulação. (b) A zona de ablação. (c) A extremidade. (d) Uma morena (frontal).
Exercício 27.2 ★
Verdadeiro ou falso? Corrija as frases falsas. (a) Uma geleira é feita de água do mar congelada. (b) A neve leva cerca de um ano para virar firn. (c) Quando uma geleira recua, o seu gelo sobe a encosta. (d) O gelo marinho do Ártico é menor em setembro.
Solução
Solução de Exercício 27.2.
(a) Falso: uma geleira é feita de neve caída sobre a terra e transformada em gelo; a água do mar congelada é o gelo marinho. (b) Verdadeiro. (c) Falso: o seu gelo continua descendo a encosta; a extremidade recua porque o gelo derrete mais depressa do que desce. (d) Verdadeiro.
Exercício 27.3 ★
Dê a palavra para cada descrição: (a) um vale de fundo largo e encostas íngremes, escavado pelo gelo; (b) um matacão levado para longe do seu lugar de origem por uma geleira; (c) uma placa de gelo flutuante ainda ligada ao gelo sobre terra; (d) um chão que fica congelado durante pelo menos dois anos seguidos.
Solução
Solução de Exercício 27.3.
(a) Um vale em U. (b) Um bloco errático. (c) Uma plataforma de gelo. (d) O permafrost.
Exercício 27.4 ★
(a) Que duas terras estão cobertas por mantos de gelo hoje? (b) Qual das duas faria o mar subir mais se todo o seu gelo derretesse, e quanto? (c) Que parte das terras da Terra está coberta de gelo hoje?
Solução
Solução de Exercício 27.4.
(a) A Antártida e a Groenlândia. (b) A Antártida, cerca de (Groenlândia: cerca de ). (c) Cerca de um décimo (10 %).
Exercício 27.5 ★★
Use o gráfico do gelo marinho do Ártico em setembro. (a) Leia a extensão em 1979 e em 2012. (b) Quantos milhões de km ela diminuiu entre esses dois anos? (c) Que fração da extensão de 1979 tinha desaparecido em 2012? Arredonde para uma fração simples. (d) Por que é mais confiável comparar a linha de tendência do que dois anos isolados?
Solução
Solução de Exercício 27.5.
(a) Cerca de milhões de em 1979 e milhões de em 2012. (b) : cerca de milhões de . (c) : cerca da metade. (d) Um único ano depende do tempo daquele verão: 2012 fica bem abaixo da linha. A linha de tendência usa todos os anos, então um verão fora do comum a muda muito pouco.
Exercício 27.6 ★★
A extremidade da geleira Muir recuou entre 1941 e 2004. (a) Quantos anos são? (b) Qual foi o seu recuo médio por ano, em metros? Arredonde para a dezena de metros mais próxima. (c) A geleira Pedersen recuou entre 1984 e 2021. Qual foi o seu recuo médio por ano? (d) Que geleira recuou mais depressa?
Solução
Solução de Exercício 27.6.
(a) anos. (b) : cerca de por ano. (c) anos; : cerca de por ano. (d) A geleira Muir, mais de duas vezes mais depressa.
Exercício 27.7 ★★
Explique, em algumas frases e em ordem, como a neve que cai no alto de uma montanha vira o gelo da extremidade de uma geleira, bem abaixo no vale. Use as palavras firn, zona de acumulação, desce e zona de ablação.
Solução
Solução de Exercício 27.7.
Na zona de acumulação, no alto da montanha, cai mais neve a cada ano do que derrete. A neve nova enterra e comprime a neve velha, que vira firn depois de cerca de um ano, e depois, mais fundo e muito mais tarde, gelo sólido. Sob o seu próprio peso, o gelo desce devagar pelo vale. Mais abaixo, na zona de ablação, ele derrete mais depressa do que cai a neve; o gelo que chega à extremidade é um gelo que se formou lá no alto, muitas vezes há muito tempo.
Exercício 27.8 ★★
Dois copos estão cheios até o mesmo nível. No copo A, cubos de gelo flutuam na água; no copo B, os mesmos cubos de gelo estão sobre uma pedra, acima da água. (a) Depois que o gelo derrete, em que copo o nível subiu? (b) Que copo é um modelo de um iceberg que derrete no mar? E de um manto de gelo que derrete sobre a terra? (c) Por que a quebra de uma plataforma de gelo ainda importa para o nível do mar?
Solução
Solução de Exercício 27.8.
(a) No copo B: o gelo derretido escorre para a água e a faz subir; no copo A, o nível fica onde estava. (b) O copo A é o iceberg (gelo que já flutua no mar); o copo B é o manto de gelo (gelo sobre a terra). (c) Uma plataforma de gelo segura as geleiras atrás dela. Quando ela se quebra, essas geleiras aceleram e despejam mais gelo de terra no mar, e isso o faz subir.
Exercício 27.9 ★★
Uma caminhante atravessa um vale largo, de fundo plano e encostas muito íngremes. No meio de um campo, ela encontra um matacão de granito do tamanho de um carro; todas as rochas do vale são calcário. Mais acima, uma longa crista de pedras misturadas corre ao longo da encosta do vale. (a) Que forma tem o vale, e o que o escavou? (b) Como o matacão chegou ali? Como ele se chama? (c) O que é a crista, e o que a sua altura na encosta do vale lhe diz?
Solução
Solução de Exercício 27.9.
(a) Um vale em U, escavado por uma geleira. (b) Uma geleira o trouxe lá de cima no vale, onde há granito, e o deixou quando o gelo derreteu: é um bloco errático. (c) Uma morena lateral: a sua altura mostra que espessura a geleira teve um dia; o gelo chegou pelo menos até essa altura na encosta do vale.
Exercício 27.10 ★★
O manto de gelo da Antártida faria o mar subir cerca de se derretesse inteiro, e o manto de gelo da Groenlândia, cerca de . (a) Quanto um décimo do gelo da Groenlândia acrescentaria? (b) Quanto um centésimo do gelo da Antártida acrescentaria? (c) Quantas vezes mais a Antártida guarda que a Groenlândia? Arredonde para o número inteiro mais próximo.
Solução
Solução de Exercício 27.10.
(a) . (b) . (c) : cerca de 8 vezes mais.
Exercício 27.11 ★★★
A extensão média do gelo marinho do Ártico em setembro foi de milhões de nos anos 1980–1989 e de milhões de nos anos 2010–2019. (a) Um milhão é . Escreva os dois valores em km, sem a palavra “milhões”. (b) Quanto a extensão média diminuiu entre essas duas décadas? (c) As duas décadas estão a 30 anos uma da outra. Qual é a diminuição por década? Compare com os milhão de por década da linha de tendência. (d) Por que uma linha de tendência reta não pode ser prolongada para sempre no futuro?
Solução
Solução de Exercício 27.11.
(a) e . (b) , ou seja, . (c) : cerca de milhão de por década, um pouco mais que os milhão de da linha de tendência; cada média de década ainda leva os altos e baixos dos seus próprios dez verões, mas as duas maneiras de ler o gráfico mostram a mesma grande perda. (d) A extensão não pode cair abaixo de zero, e uma linha de tendência só descreve os anos que foram medidos: o que acontece depois depende de como o clima do Ártico muda, então a linha não é uma previsão.
Exercício 27.12 ★★★
Há cerca de anos, o mar ficava cerca de abaixo do nível de hoje. Ao largo de um litoral, a plataforma continental desce muito suavemente, a cada mar adentro (dados de exercício). (a) A que distância mar adentro ficava o litoral nessa época? (b) Para onde foi a água dos que faltavam? (c) Explique por que uma morena frontal encontrada hoje numa planície, longe de qualquer montanha, é uma pista da mesma glaciação.
Solução
Solução de Exercício 27.12.
(a) : o litoral ficava cerca de mais longe, mar adentro. (b) Ela tinha evaporado do oceano, caído como neve sobre os continentes e ficado ali como o gelo dos grandes mantos de gelo. (c) Uma morena frontal se forma na extremidade de uma geleira. Uma morena numa planície longe de qualquer montanha mostra que um manto de gelo chegou um dia até essa planície, numa época em que o gelo cobria muito mais terra que hoje.
27.8 Problema: O longo recuo de uma geleira
Problema 27.1
Problema de fim de semana — a extremidade de uma geleira de montanha foi medida a cada dez anos desde 1960; calcula-se a sua velocidade de recuo, e lê-se o vale que ela deixa
A cada dez anos desde 1960, uma equipe mede a posição da extremidade da Geleira G, uma geleira de vale nas montanhas. A distância é medida vale acima a partir de um marco de pedra R, pintado no fundo do vale na extremidade, em 1960. Um refúgio H fica ao lado do fundo do vale, vale acima a partir de R. O mapa mostra a extremidade em cada medição e a crista logo abaixo da extremidade de 1960.
| ano | 1960 | 1970 | 1980 | 1990 | 2000 | 2010 | 2020 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| distância da extremidade a R (m) | 0 | 180 | 330 | 520 | 700 | 880 | 1080 |
Parte I — As posições da extremidade.
- Quanto a extremidade recuou entre 1960 e 2020?
- Calcule quanto ela recuou em cada década. Em que década ela recuou menos? E mais?
- A geleira parou de descer a encosta? Explique.
- A crista escura logo abaixo da extremidade de 1960 é feita de detritos rochosos misturados. Como ela se chama, e como se formou?
Parte II — A velocidade de recuo.
- Qual foi o recuo médio por década entre 1960 e 2020?
- E por ano?
- A geleira Muir recuou em 63 anos, cerca de por ano. Quantas vezes isso foi mais rápido que a Geleira G?
- A Geleira G ganhou mais gelo na sua zona de acumulação do que perdeu na sua zona de ablação, ou menos? Explique.
Parte III — O vale que ela deixa.
- Que forma você esperaria que o fundo do vale entre R e a extremidade de 2020 tivesse em corte transversal? Por quê?
- Em 2020, a que distância a extremidade estava do nível do refúgio?
- Na velocidade média da Parte II, de quantos anos a extremidade precisaria para chegar ao nível do refúgio? Em que ano isso seria?
- Dê uma razão pela qual esse ano não é uma previsão.
Solução
Solução de Problema 27.1.
1. .
2. 1960–1970: ; 1970–1980: ; 1980–1990: ; 1990–2000: ; 2000–2010: ; 2010–2020: . Menos em 1970–1980, mais em 2010–2020.
3. Não: uma geleira que recua continua descendo a encosta. A sua extremidade recua porque o gelo derrete mais depressa do que chega.
4. Uma morena frontal: o gelo levou detritos rochosos vale abaixo e os largou na sua extremidade, onde o gelo derretia, enquanto a extremidade ficava ali.
5. por década.
6. por ano.
7. : cerca de 11 vezes mais rápido.
8. Menos: ela perdeu mais gelo na sua zona de ablação do que ganhou na sua zona de acumulação, então a sua extremidade recuou.
9. Em U: um fundo largo com encostas íngremes, porque a geleira alargou e aprofundou o vale enquanto o enchia.
10. .
11. anos: em 2070.
12. A velocidade mudou de uma década para outra (de 150 a ), e o recuo futuro depende da queda de neve e das temperaturas de verão dos próximos anos: um ritmo passado não é uma previsão.