A partir da década de 1960, astronautas e cosmonautas em órbita, ao olhar para o lugar onde vivem, distinguem mares, continentes e calotas de gelo em cada um dos pólos geográficos da Terra; tudo isso envolto numa capa de gases.
Da perspectiva cósmica, os continentes representam a “litosfera” e as águas existentes na Terra formam a “hidrosfera”. Atualmente, cada um dos pólos da Terra e os cumes das suas montanhas mais altas apresentam uma cobertura de gelo e neve, também chamada de “criosfera”. A massa de gases que envolve a Terra é o único elemento operacional que se chama novamente de esfera: a “atmosfera”. Por sua vez, a vida que existe na Terra, embora tenha a dimensão de uma fina película de verniz, forma a “biosfera”.
Os conhecimentos geológicos adquiridos nas décadas de 1960 e 1970 – superiores aos obtidos nos duzentos anos anteriores da história das ciências geológicas –, confirmam a teoria da Terra como um sistema dinâmico. Segundo essa teoria, a crosta terrestre ou litosfera é formada por um mosaico de placas rochosas de diferentes tamanhos, as quais estão em movimento permanente, uma em relação às outras. “Tectônica de Placas” é o termo usado para designar os movimentos e deformações dessas placas.
Ao longo da história geológica da Terra, as erupções vulcânicas, associadas à “Tectônica de Placas”, lançaram na sua atmosfera grandes quantidades de oxigênio (O), hidrogênio (H²) e gases como dióxido de carbono (Co²), nitrogênio (N²), dióxido de enxofre (SO²) e monóxido de carbono (CO).
O oxigênio e o hidrogênio assim lançados, rapidamente combinaram-se para dar origem ao vapor de água da atmosfera. No começo, as temperaturas e pressões reinantes na Terra só possibilitaram a ocorrência de água na forma de vapor.
À medida que as temperaturas baixaram, os vapores de água da atmosfera condensaram-se e formaram nuvens, as quais foram atraídas pela gravidade e caíram na forma de chuva, principalmente, na superfície da Terra. A água que escoava pela superfície da crosta provocava erosão das rochas, cujas partículas transportadas foram se acumular e formar depósitos nas suas depressões. As rochas mais antigas, formadas em ambiente subaquático, datam de 3,8 bilhões de anos, indicando que, pelo menos desde então, a água na forma líquida existe na Terra. Assim, a “atmosfera” e a “hidrosfera” foram formadas pelos gases expelidos pelos vulcões associados à “Tectônica de Placas”.
No processo de erosão das rochas, muitos dos produtos combinam-se com a água da chuva e com o CO² da atmosfera para formar os depósitos denominados carbonatos. Dessa forma, o excesso de CO² na atmosfera é removido e reciclado por um enorme laço de realimentação que envolve a erosão das rochas e a formação de depósitos carbonatos que afundam na crosta, podendo até mesmo desencadear os movimentos das placas tectônicas.
Nesse processo, parte do CO² contido nas rochas fundidas é novamente lançada à atmosfera pelos vulcões. O ciclo todo – ligando vulcões à erosão das rochas, a bactérias do solo, a algas oceânicas, a sedimentos carbonáticos e novamente a vulcões – atua como um gigantesco processo de realimentação, que contribui para a regulação da temperatura da Terra (Lovelock, 1991). Esses processos engendraram, certamente, as condições propícias à existência da água na Terra nos três estados físicos fundamentais – líquido, sólido e gasoso – e ao desenvolvimento da vida.
O oxigênio tem a propriedade de ser muito reativo, isto é de se unir com quase todos os outros tipos de átomos: o hidrogênio, o carbono e um grande número de metais e metalóides. Em conseqüência, quando a Terra se formou, não havia oxigênio livre na atmosfera primitiva, mas somente óxidos voláteis, como óxido de carbono (CO), o gás carbônico (CO²), a água (H²O), e mais outros compostos de hidrogênio, como o metano (CH4) e o amoníaco (NH³).
O oxigênio livre só surgiu mais tarde, á medida que apareceu no planeta um mecanismo capaz de produzi-lo. O único que se conhece é a fotossíntese, e, sobre a Terra, ele parece, indissociavelmente, ligado à existência da vida.
A “vida” surgiu na Terra há um pouco mais de 3,5 bilhões de anos, criando as condições propícias à sua própria existência e desenvolvimento. Desde então, a “biosfera”, efetivamente, fabrica, modela e muda o ambiente ao qual se adapta, mediante interações cíclicas constantes.
Misturando água e sais minerais (vindos de baixo) com luz solar e dióxido de carbono (vindos de cima),as plantas verdes estabeleceram a ligação entre a litosfera e a atmosfera, consumindo dióxido de carbono e liberando oxigênio. Nesse processo, a luz solar é convertida em energia química na forma de carboidratos, os quais são a base de alimentação dos organismos superiores, inclusive do Homem.
Os registros fósseis revelam que os processos fotossintéticos tiveram início na Terra há pelo menos 2,7 bilhões de anos. Por sua vez, os primeiros traços de amplas coberturas de gelo datam de mais de 2 bilhões de anos, indicando que as condições de temperatura atuais ocorriam na Terra desde então (pelo menos).
Com a proliferação das plantas verdes, grandes quantidades de oxigênio foram sendo adicionadas à atmosfera, para serem novamente assimiladas por outras plantas, e por animais, no processo da respiração. Outras importantes parcelas do oxigênio liberado na atmosfera pela fotossíntese combinaram-se com o hidrogênio lançado pelas erupções vulcânicas, formando mais vapor de água.
Em função das condições de temperatura e pressão que passaram a ocorrer na Terra, houve acúmulo progressivo de água na sua superfície – nos estados líquido e sólido – e simultânea formação de vapor de água pelos mecanismos de evaporação e transpiração dos organismos. Portanto, energia térmica de origem solar e gravidade são os motores do gigantesco mecanismo de evaporação, condensação e precipitação das águas da Terra – o “Ciclo Hidrológico.”
