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Capítulo 2: UMA HISTÓRIA DAS CIÊNCIAS MARINHAS 1. Quais vantagens uma cultura obteria se pudesse utilizar o oceano como meio de transporte e fonte recursos? Qualquer cultura costeira, com habilidade para construir balsas ou pequenos barcos, certamente teria mais vantagens econômicas e nutricionais sobre concorrentes menos habilidosos. Desde o início da história da humanidade, a compreensão e a valorização do oceano, assim como a apreciação de suas formas de vida, beneficiam as civilizações costeiras. 2. Em que sentido a cultura da Biblioteca de Alexandria foi incomparável em seu tempo? Como o tamanho e o formato da Terra foram calculados lá? A grande Biblioteca de Alexandria constituiu o maior acúmulo de escritos antigos da história. Como vimos, as características das nações, comércio, maravilhas naturais, realizações artísticas, pontos turísticos, oportunidades de investimentos e outros itens de interesse para os navegantes foram catalogados e arquivados em suas prateleiras. Os manuscritos que descreviam a costa do Mediterrâneo eram de grande interesse. Os comerciantes perceberam rapidamente os benefícios competitivos destas informações. Saber onde uma carga de óleo de oliva poderia ser vendida com o melhor lucro, ou onde o mercado de tecidos acabados era mais lucrativo, ou onde as matérias-primas para a metalurgia poderiam ser obtidas pelo menor custo possuía enorme valor competitivo. Este foi, talvez, o primeiro exemplo de cooperação entre uma universidade e a comunidade comercial, uma parceria que gerava dividendos tanto para a ciência quanto para os negócios desde então. Após a conclusão de sua pesquisa de mercado, não era difícil imaginar os navegantes vagando pela Biblioteca para satisfazer a curiosidade sobre assuntos não comerciais. E havia tanto para aprender lá! Além da descoberta de Erastóstenes sobre o tamanho da Terra (sobre a qual você leu no Capítulo 2), Euclides sistematizou a geometria; o astrônomo Aristarco de Samos argumentou que a Terra é um dos planetas e que todos os planetas orbitam o Sol; Dionísio da Trácia definiu e codificou as partes do discurso (substantivo, verbo etc.) comum para todos os idiomas; Herófilo, um fisiologista, estabeleceu que o cérebro era a sede da inteligência; Heron construiu os primeiros motores a vapor e os trens de engrenagens; Arquimedes descobriu (entre muitas outras coisas) os princípios da flutuação, em que a bem-sucedida construção naval está fundamentada. A última bibliotecária foi Hipátia, a primeira mulher matemática, filósofa e cientista a se tornar famosa. Em Alexandria, ela era símbolo da ciência e do conhecimento, conceitos que os primeiros cristãos identificavam com práticas pagãs. Após anos de crescentes tensões, em 415 a.C. uma multidão assassinou Hipátia brutalmente e queimou a Biblioteca com todo seu conteúdo. Grande parte da comunidade de estudiosos se dispersou, e Alexandria deixou de ser o centro de aprendizado do mundo antigo. A perda acadêmica foi incalculável e o comércio também sofreu, porque os proprietários de navios não tinham mais um local onde pudessem atualizar as cartas náuticas e as informações das quais passaram a depender. Tudo o que restou da Biblioteca hoje é um remanescente de um depósito subterrâneo. Nunca saberemos o tamanho verdadeiro e a influência desta coleção de mais de 700 mil pergaminhos insubstituíveis. Os historiadores estão divididos sobre as razões que levaram à queda da Biblioteca. Mas sabemos que não há registros de nenhum cientista da Biblioteca que tenha desafiado as suposições políticas, econômicas, religiosas ou sociais de sua sociedade. Os pesquisadores não tentaram explicar ou popularizar os resultados de sua pesquisa, portanto os residentes da cidade não tinham ciência das descobertas significativas que estavam sendo feitas na Biblioteca no topo da colina. Com pouquíssimas exceções, os cientistas não aplicavam suas descobertas para o benefício da humanidade, e muitas das descobertas intelectuais tiveram pouca aplicação prática. Os cidadãos não viam o valor prático de tal dispendiosa iniciativa. Os conflitos religiosos acrescentaram elementos de hostilidade e instabilidade. Como Carl Sagan apontou: “Quando, finalmente, a multidão destruiu a Biblioteca, não havia ninguém para impedir.”1 Quanto às especulações de que a Biblioteca havia sobrevivido ao impacto histórico, alguns especialistas sugeriram que parte do vácuo intelectual da Idade Média europeia poderia ter sido “evitado”, de certo modo, se o processamento de informações e os processos de disseminação centrados na Biblioteca tivessem continuado. Em vez da fragmentação e retração subsequentes, imagine se o estímulo acadêmico pudesse ter revigorado o Ocidente. E também, se a Biblioteca tivesse durado mais, imagine se os pesquisadores de lá pudessem ter realizado as conquistas intelectuais da China, uma civilização muito avançada para o seu tempo. Eratóstenes, o segundo bibliotecário de Alexandria (de 235 a 192 a.C.) foi o primeiro a calcular a circunferência da Terra, sendo o primeiro a calcular seu tamanho real. Eratóstenes ouvira de mercadores que haviam retornado de Siena (atual Assuã, onde se localiza a grande represa do Nilo) que ao meio-dia do dia mais longo do ano os raios do Sol batiam a prumo na água de um poço vertical profundo. Em Alexandria, ele observou que uma coluna vertical produzia uma sombra pequena nesse mesmo dia. Então, mediu o ângulo da sombra e descobriu que era de pouco mais que 7, aproximadamente 1/50 de uma circunferência. Concluiu corretamente que o Sol estava a uma grande distância da Terra, o que significa que os raios alcançavam Siena e Alexandria em linhas essencialmente paralelas. Se o Sol estivesse perpendicularmente acima de Siena, mas não de Alexandria, então a superfície da Terra deveria ser curva. Mas qual é a circunferência da Terra? Ao estudar os relatos dos mercadores de caravanas de camelos, ele estimou a distância entre Alexandria e Siena em aproximadamente 785 quilômetros (491 milhas). Assim, Eratóstenes tinha então a informação necessária para deduzir a circunferência da Terra por meio da geometria. A Figura 2.3 apresenta seu método. Acredita-se que o tamanho preciso das unidades de comprimento (estádio) empregadas por Eratóstenes tenha sido de 555 metros (607 jardas), e os historiadores estimam que seus cálculos, feitos por volta de 230 a.C., apresentam uma diferença de apenas 8% do valor real. Em poucos séculos, a maioria das pessoas no Ocidente que tinha contato com a biblioteca ou com os estudiosos que a frequentavam conhecia o tamanho aproximado da Terra. 3. Quais foram os estímulos para a colonização polinésia? Como as viagens mais longas foram realizadas? Os ancestrais dos polinésios espalharam-se para o leste do sudeste asiático ou Indonésia no passado distante. Embora os especialistas apresentem diferenças em suas estimativas, existe o consenso de que, há aproximadamente 30 mil anos, a Nova Guiné foi povoada por esses viajantes, e que, acerca de 20 mil anos, as Filipinas foram ocupadas. Em torno de 500 a.C. o chamado berço da Polinésia – Tonga, Samoa, o Arquipélago das Marquesas e o Arquipélago da Sociedade – foi estabelecido e as culturas polinésias formadas. 1 Sagan, Carl. Cosmos. Nova York: Random House, 1980. Durante um período longo e evidentemente próspero, os polinésios espalharam-se de ilha em ilha até que as mais acessíveis foram colonizadas. No final, porém, a superpopulação e a escassez de recursos tornaram-se um problema. Questões políticas, rivalidade entre tribos e antagonismo religioso abalaram a sociedade. Quando as tensões alcançaram oponto de ruptura, grupos de pessoas dispersaram para todas as direções dos Arquipélagos das Marquesas e da Sociedade durante um período de dispersão explosiva. Entre 300 d.C. e 600 d.C. os polinésios colonizaram com êxito quase todas as ilhas habitáveis na vasta área triangular mostrada na Figura 2.6. A Ilha de Páscoa foi encontrada, apesar dos ventos e das correntes dominantes, e as remotas ilhas do Havaí foram descobertas e ocupadas. Esses foram os últimos lugares da Terra a serem povoados. Grandes veleiros com dois cascos, alguns capazes de transportar até cem pessoas, foram projetados e construídos. Novas técnicas de navegação que dependiam da posição das estrelas raramente visíveis para o norte foram aperfeiçoadas. Desenvolveram-se novas formas de estocar alimento, água e sementes. Naquele período difícil, os polinésios praticaram e aperfeiçoaram seus conhecimentos de navegação marítima. Para um navegador habilidoso, uma mudança no ritmo do conjunto de ondas batendo no casco podia indicar uma ilha fora do alcance da visão, além do horizonte. As rotas de voo das aves ao anoitecer poderiam sugerir a direção de terra firme. A posição das estrelas contava histórias, assim como as nuvens sobre uma ilha fora do alcance de visão. O cheiro da água, ou sua temperatura, salinidade e cor apresentavam informações, assim como a direção do vento em relação ao Sol e o tipo de vida marinha que se agrupava em torno do barco. As cores do nascer e do pôr do sol, a tonalidade da Lua – cada nuança tinha um significado, cada detalhe fora passado, em rituais, de pai para filho. As maiores mentes polinésias eram os navegadores, e alcançar o Havaí foi sua maior realização. 4. O que estimulou os vikings a expandirem sua exploração para o oeste? Onde eles puderam explorar suas descobertas? Os vikings noruegueses começaram a explorar o Ocidente à medida que as defesas contra as invasões europeias ficavam mais eficazes. Embora a América do Norte tenha sido colonizada em 1000 d.C., a colônia teve de ser abandonada em 1020. Os noruegueses estavam em desvantagem de homens, armas e mercadorias para o comércio para fazer dessa colônia um sucesso. 5. Quais inovações os chineses trouxeram para a geologia e a exploração oceânica? Por que suas inacreditáveis explorações foram subitamente descontinuadas? Além de inventar a bússola, os chineses inventaram o leme central, os compartimentos à prova d’água, a destilação de água doce para uso a bordo do navio e as velas sofisticadas em mastros múltiplos, todos essencialmente importantes para a operação bem-sucedida de grandes veleiros. Os chineses abandonaram a exploração oceânica intencionalmente em 1433. Houve uma mudança nos ventos políticos, e o custo do sistema de “tributo reverso” foi considerado alto demais. 6. Se não era um navegador nem um cientista, por que o infante Dom Henrique de Portugal é considerado uma figura importante na exploração marinha? O infante Dom Henrique, o Navegador, terceiro filho da família real de Portugal, era um visionário europeu que achava que a exploração oceânica era a chave para grandes riquezas e um comércio bem-sucedido. Ele estabeleceu um centro em Sagres para estudo das ciências do mar e da navegação. Embora ele pessoalmente não tenha viajado muito, capitães patrocinados por ele exploraram de 1451 a 1470, compilando cartas detalhadas sempre que viajavam. Os desbravadores de Dom Henrique exploraram o sul desconhecido e abriram a costa oeste da África para o comércio. Ele enviava navios pequenos e fáceis de manobrar, projetados para viagens de descoberta e operados por uma tripulação bem treinada. Para navegar, os marinheiros utilizavam a bússola – um instrumento (inventado na China no século IV a.C.) que indica o norte magnético. Os alunos de Dom Henrique sabiam que a Terra era redonda (mas, por causa dos erros divulgados por Cláudio Ptolomeu, estavam equivocados na estimativa de seu tamanho). 7. Quais foram os principais estímulos das viagens europeias de exploração durante a Era dos Descobrimentos? Havia dois estímulos principais: (1) encorajamento do comércio e (2) concorrência militar. O comércio entre o Oriente e o Ocidente havia muito tempo dependia das rotas, árduas e inseguras, pela Ásia central e pelos desertos da Arábia. Esse comércio foi interrompido em 1453 quando os turcos tomaram Constantinopla. Uma rota oceânica alternativa era desesperadamente necessária. Como vimos, o Infante Dom Henrique de Portugal achava que a exploração oceânica era a chave para grandes riquezas e um comércio bem-sucedido. Os desbravadores de Dom Henrique exploraram o sul desconhecido e abriram a costa oeste da África para o comércio. Ele enviava navios pequenos e fáceis de manobrar, projetados para viagens de descoberta e operados por uma tripulação bem treinada. Cristóvão Colombo conhecia o trabalho de Dom Henrique e “descobriu” o Novo Mundo um pouco por acidente quando estava em uma missão para encorajar o comércio. Sua intenção era descobrir uma rota marítima para as terras ricas e fabulosas do Oriente, tornadas famosas mais de 200 anos antes nas viagens terrestres de Marco Polo. Como o “Almirante de la Mar Océana”, Colombo tinha interesse financeiro nas rotas comerciais que desbravava. Como vimos, ele nunca reconheceu o fato de que havia descoberto um novo continente. Ele foi para o túmulo consciente de que havia encontrado ilhas ao longo da costa da Ásia. Cartas que incluíam o Novo Mundo propriamente identificado inspiraram Fernão de Magalhães, um navegador português a serviço da Espanha, a acreditar que poderia abrir uma rota ocidental para o Oriente. Fernão de Magalhães foi morto nas Filipinas, e sua tripulação decidiu continuar a viagem para oeste e dar a volta ao mundo. Apenas 18 dos 250 marinheiros sobreviveram e retornaram à Espanha três anos mais tarde. Contudo, provaram que era possível circum-navegar a Terra. As sementes da expansão colonial foram plantadas. Posteriormente, os impérios da Espanha, Holanda, Grã-Bretanha e França iniciaram buscas em oceanos distantes à procura de terras para reivindicar. A força militar podia depender das boas cartas, do conhecimento dos portos seguros onde eles obtinham provisões e das relações amigáveis com os locais. A exploração era realizada para garantir essas coisas. O retorno da expedição de Magalhães à Espanha em 1522 – o fim da primeira circum- navegação – tecnicamente marca o fim Era dos Descobrimentos europeus. 8. O capitão James Cook ficou conhecido como o primeiro cientista marinho. Como isso pode ser justificado? As contribuições do capitão James Cook para as Ciências do Mar são justificadamente famosas. Cook era um elo essencial entre as vagas especulações científicas da primeira metade do século XVIII e a revolução industrial que estava por vir. Ele foi o primeiro a utilizar as novas técnicas de navegação, medindo e cartografando inúmeras costas, produzindo mapas com tamanha precisão que algumas de suas informações ainda estão em uso, e revolucionou a dieta do marinheiro ao eliminar o escorbuto. A maneira como navegava em circunstâncias difíceis foi lendária e sua habilidade em liderar a tripulação com humanidade e justiça continua sendo uma inspiração para os oficiais da Marinha até hoje. Embora o capitão Cook não tivesse recebido nenhum treinamento, aprendeu os métodos da observação e análise científica com Joseph Banks e outros pesquisadores que embarcaram no HMS Endeavour. Como suas observações são claras e bem registradas e suas especulações sobre os fenômenos naturais são invariavelmente fundamentadas na análise científica (e não encobertas ou atribuídas a forças sobrenaturais),alguns o consideram o primeiro cientista marinho.2 Porém, para ser rigorosamente justo, talvez suas habilidades científicas e de exploração devam receber um peso igual. 9. Por que determinar a longitude é tão importante? Por que é mais difícil que determinar a latitude? Como esse problema foi resolvido? Longitude é a posição leste–oeste. A longitude é mais difícil de determinar que a latitude (posição norte–sul). Pode-se usar a Estrela do Norte como ponto de referência para a latitude, mas o giro da Terra impede que uma única estrela seja usada como uma referência de leste– oeste. O problema foi resolvido por uma combinação de observações cuidadosas das posições de pelo menos três estrelas, um conhecimento preciso do tempo e um conjunto de tabelas matemáticas para calcular a posição. A solução para o problema da longitude foi inventar um relógio exato que funcionasse a uma velocidade constante sob qualquer circunstância, mesmo nas condições instáveis de um navio no mar. Em 1728, John Harrison, um marceneiro de Yorkshire, começou a trabalhar em um relógio que seria preciso o suficiente para determinar a longitude. Seu novo relógio radical, chamado de cronômetro, era regido não por um pêndulo, mas sim por um mecanismo de impulso por mola. Os cronômetros de Harrison estão em exposição no Museu Marítimo Nacional Britânico em Greenwich, leste de Londres. Greenwich é um local ideal para um museu; em 1884, o meridiano de Greenwich, uma linha de longitude localizada no observatório naval, tornou-se a “longitude zero” para o mundo todo. 10. Quais foram as contribuições de Matthew Maury para as Ciências do Mar? E as de Benjamin Franklin? Matthew Maury foi o primeiro a perceber o padrão global de ventos e correntes de superfície. Com base em suas análises, ele produziu um conjunto de cartas com direções para velejar 2 Para mais informações sobre Cook como cientista, consulte a biografia de Richard Hough: Hough, R. Capitão James Cook. Nova York: W. W. Norton & Company, 1994. grandes distâncias com mais eficiência. As direções da navegação de Maury rapidamente chamaram a atenção do mundo inteiro: ele havia reduzido a passagem de embarcações que viajavam da costa leste norte-americana para o Rio de Janeiro para dez dias; e para a Austrália para 20. Seu trabalho ficou famoso em 1849 durante a corrida do ouro na Califórnia – suas direções possibilitaram a economia de 30 dias na viagem em torno do Cabo Horn para a Califórnia. Franklin foi o primeiro a publicar, em 1769, a primeira carta de correntes. Seus estudos dos registros das viagens dos mensageiros (ele era ministro dos correios das Colônias) o convenceram de que um “rio” fluía no Atlântico Norte. Discussões com seu primo, Tim Folger, fecharam a carta. 11. Qual foi a primeira expedição oceanográfica puramente científica e quais são algumas de suas realizações? As expedições de Cook, Wilkes, Rosses, de Bougainville, Wallis e de praticamente todos os outros tripulantes do HMS Challenger eram empreendimentos com muitos propósitos: reconhecimento militar, patriotismo, busca por provisões e análise comercial e estavam associadas à exploração e à pesquisa científica. A primeira expedição completamente voltada para as ciências do Mar foi concebida por um professor de história natural da Universidade de Edimburgo, na Escócia, Charles Wyville Thomson e seu aluno canadense John Murray. Eles convenceram a Sociedade Real e o governo britânico a fornecerem um navio da Marinha Real e uma equipe treinada para uma “prolongada e árdua viagem de exploração pelos oceanos do mundo”. Thomson e Murray até cunharam uma palavra para seu empreendimento: oceanografia. O HMS Challenger, a corveta a vapor de 2.306 toneladas escolhida para a expedição, zarpou em 7 de dezembro de 1872 para uma viagem de quatro anos que os levou a uma volta ao mundo e cobriu 127.600 quilômetros (79.300 milhas náuticas). Embora o capitão fosse oficial da Marinha Real, o grupo de seis cientistas determinava o curso da jornada. Os cientistas também fizeram medições da salinidade, temperatura e densidade da água durante as sondagens. Cada leitura contribuiu para uma imagem crescente da estrutura física do oceano profundo. A tripulação completou pelo menos 151 coletas com redes de arrasto e armazenou 77 amostras de água do mar para análise mais detalhada em terra. A expedição coletou novas informações sobre correntes oceânicas, meteorologia e distribuição de sedimentos e também fizeram cartas de locais e perfis de recifes de corais. Milhares de espécimes foram levados aos museus britânicos para estudo. Nódulos de manganês e massas marrons de sedimentos ricos em minerais foram descobertos no leito oceânico, o que despertou o interesse da mineração do fundo do mar. A primeira investigação oceanográfica pura foi um sucesso sem igual. A descoberta de vida nas profundezas do oceano estimulou a nova ciência da biologia marinha. O escopo, a precisão, a totalidade e a apresentação atraente dos relatórios redigidos pelos pesquisadores tornaram essa expedição o ponto alto da publicação científica. O Challenger Report, o registro da expedição, foi publicado entre 1880 e 1895 por Sir John Murray em uma coleção bem escrita e maravilhosamente ilustrada de 50 volumes; ele ainda é usado hoje em dia. A expedição Challenger ainda é considerada a mais longa expedição oceanográfica científica contínua da história. 12. Por que as condições oceanográficas nos polos da Terra interessam aos cientistas? Curiosidade científica, orgulho nacional, novas ideias na construção naval, questões sobre a extensão e a história do continente do polo sul e busca pela compreensão da temperatura e do clima – sem mencionar a grande coragem pessoal – impulsionaram nos primeiros anos do último século para a era de ouro da exploração polar. 13. Em que sentido o ecobatímetro representa uma melhoria na realização de sondagens? Qual expedição utilizou um ecobatímetro pela primeira vez? Você pode pensar em algumas coisas que podem fazer a ecossondagem dar falsas informações? Em 1925, a expedição alemã Meteor, que navegou no Atlântico Sul durante dois anos, utilizou equipamentos eletrônicos e ópticos modernos para a investigação oceanográfica. Sua inovação mais importante foi o uso de um ecobatímetro (ecossonda), dispositivo que emite ondas sonoras até o fundo do oceano para estudar a profundidade e mapear o fundo. O ecobatímetro revelou aos cientistas da Meteor um perfil variado e extremamente irregular do fundo oceânico, ao invés de um perfil plano, como imaginavam. Os cientistas da Meteor sabiam que a velocidade do som pela água do mar variava com a temperatura, salinidade e pressão. Como a precisão de um ecobatímetro é fundamentada no conhecimento da velocidade dos pulsos do som pela água do mar, estimativas de compensação foram feitas. Mesmo com a necessidade de estimar, a ecossondagem é mais precisa do que a descoberta da profundidade por linhas liberadas para o fundo (que tendem a derivar com as correntes). 14. O que estimulou o surgimento das instituições oceanográficas? Os indivíduos e as viagens foram mais proeminentes na primeira metade deste século. A expedição à Antártida no HMS Discovery (1901-1904) do britânico Capitão Robert Falcon definiu o cenário para a era de ouro da exploração do continente. A brilhante investida de Roald Amundsen no polo sul (1911) demonstrou que o planejamento e a preparação soberbos pagaram grandes dividendos durante sua operação em locais remotos e perigosos. A expedição alemã Meteor, a primeira expedição oceanográfica “de alta tecnologia”,mostrou como os dispositivos eletrônicos e as técnicas de amostragem sofisticadas podem ser adaptados ao ambiente marinho. E certamente as contribuições individuais de pessoas como Jacques Cousteau e Emile Gagnan (inventores em 1943 do “aqualung”, o primeiro equipamento de mergulho) e Don Walsh e Jacques Piccard (pilotos do Trieste para o ponto mais profundo do oceano em 1960) são importantes. Porém, a história de sucesso inegável da oceanografia do final do século XX é o auge bem-sucedido das grandes instituições de pesquisa com amplo financiamento estadual e nacional. Sem a cooperação das universidades de pesquisa e do governo federal (por meio das agências como a Fundação Nacional da Ciência, a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional e outras), os grandes avanços que estão sendo feitos nas pesquisas das placas tectônicas, interação entre atmosfera e oceano, produtividade biológica e conscientização ecológica teriam acontecido de forma bem mais lenta. Juntamente com as universidades Sea Grant (e seus equivalentes em outros países), estabelecimentos como o Instituto de Oceanografia Scripps, o Observatório Terrestre Lamont-Dohert e o Instituto Oceanográfico Woods Hole, com seu poderoso conjunto de pesquisadores e ferramentas de pesquisa, definirão o futuro da oceanografia. 15. Os satélites orbitam no espaço. Como um satélite pode realizar uma pesquisa oceanográfica? Os sinais de radar sobre a superfície do mar são enviados para determinar a altura das ondas, variações no contorno e na temperatura da superfície do mar, além de outras informações que interessam os cientistas marinhos. As fotografias tiradas do espaço podem ajudar na determinação da produtividade do oceano, dos padrões das correntes e da circulação, da previsão do tempo e de muitos outros fatores. 16. Que papel a área de pesquisa desempenha na Oceanografia Moderna? A Oceanografia é, por necessidade, uma ciência de campo: navios e estações de pesquisa distantes são fundamentais para seu progresso. O negócio de operar os navios e equipar as estações de pesquisa é dispendioso e, às vezes, perigoso, ainda que a “informação de terreno” – a verificação das leituras feitas remotamente – seja uma parte essencial do processo científico.