O nosso planeta atravessou mudanças climáticas profundas ao longo da sua história, alternando entre fases glaciais de “icehouse” e períodos quentes de “greenhouse”.
Durante décadas, os cientistas associaram estas oscilações a variações no dióxido de carbono atmosférico. No entanto, uma investigação recente mostra que a origem desse carbono - e as forças que o colocam em circulação - é bem mais complexa do que se supunha.
Na verdade, a forma como as placas tectónicas se deslocam à superfície da Terra tem um impacto determinante, e até aqui subestimado, no clima. O carbono não surge apenas onde as placas se encontram: as zonas em que se afastam entre si também têm um papel importante.
O nosso novo estudo, publicado hoje na revista Communications, Earth and Environment, esclarece de que modo a tectónica de placas ajudou a moldar o clima global ao longo dos últimos 540 milhões de anos.
Olhar em profundidade para o ciclo do carbono
Nas fronteiras onde as placas tectónicas convergem formam-se cadeias de vulcões conhecidas como arcos vulcânicos. A fusão associada a esta actividade vulcânica liberta carbono que esteve aprisionado em rochas durante milhares de anos, trazendo-o até à superfície.
Tradicionalmente, acreditava-se que estes arcos vulcânicos eram os principais responsáveis por injectar dióxido de carbono na atmosfera.
Os nossos resultados contrariam essa ideia. Em alternativa, propomos que as dorsais meso-oceânicas e os riftes continentais - locais onde as placas tectónicas se afastam - desempenharam um papel muito mais relevante na dinâmica do carbono da Terra ao longo do tempo geológico.
Isto acontece porque os oceanos do mundo capturam enormes quantidades de dióxido de carbono da atmosfera. A maior parte fica armazenada em rochas ricas em carbono no fundo do mar. Ao longo de milhares de anos, este mecanismo pode gerar centenas de metros de sedimentos ricos em carbono no fundo oceânico.
À medida que essas rochas são transportadas pelo movimento das placas, podem acabar por atingir zonas de subducção - áreas onde as placas convergem. Quando isso acontece, a “carga” de dióxido de carbono é libertada de novo para a atmosfera.
Este processo é conhecido como o “ciclo profundo do carbono”. Para seguir o percurso do carbono entre o interior fundido da Terra, as placas oceânicas e a atmosfera, podemos recorrer a modelos informáticos que simulam a migração das placas tectónicas ao longo do tempo geológico.
O que descobrimos sobre o clima nos últimos 540 milhões de anos
Ao utilizarmos modelos computacionais para reconstruir a forma como a Terra transfere carbono armazenado nas placas tectónicas, conseguimos prever os grandes estados climáticos de greenhouse e icehouse dos últimos 540 milhões de anos.
Nos períodos greenhouse - quando a Terra estava mais quente - foi libertado mais carbono do que aquele que ficou preso em rochas portadoras de carbono. Já nos climas icehouse, dominou o sequestro de carbono pelos oceanos, reduzindo o dióxido de carbono atmosférico e desencadeando arrefecimento.
Uma das conclusões centrais do nosso estudo é o papel decisivo dos sedimentos do fundo do mar profundo na regulação do dióxido de carbono atmosférico. À medida que as placas tectónicas se deslocam lentamente, transportam sedimentos ricos em carbono, que acabam por regressar ao interior da Terra através de um processo chamado subducção.
Mostramos que este mecanismo é um dos factores principais para determinar se a Terra se encontra num estado greenhouse ou icehouse.
Mudança de entendimento sobre o papel dos arcos vulcânicos
Historicamente, as emissões de carbono provenientes dos arcos vulcânicos foram vistas como uma das maiores fontes de dióxido de carbono atmosférico.
Contudo, este processo só passou a dominar nos últimos 120 milhões de anos graças aos calcificadores planctónicos. Estes pequenos organismos marinhos pertencem a um grupo de fitoplâncton cuja principal capacidade é transformar carbono dissolvido em calcite. São responsáveis por sequestrar enormes quantidades de carbono atmosférico, incorporando-o em sedimentos ricos em carbono depositados no fundo do mar.
Os calcificadores planctónicos surgiram apenas há cerca de 200 milhões de anos e espalharam-se pelos oceanos há aproximadamente 150 milhões de anos. Assim, a elevada proporção de carbono libertado para a atmosfera ao longo dos arcos vulcânicos nos últimos 120 milhões de anos deve-se, em grande medida, aos sedimentos ricos em carbono que estes organismos criaram.
Antes disso, verificámos que as emissões de carbono das dorsais meso-oceânicas e dos riftes continentais - regiões onde as placas divergem - contribuíam, na realidade, de forma mais significativa para o dióxido de carbono atmosférico.
Uma nova perspectiva para o futuro
Os nossos resultados fornecem uma nova perspectiva sobre como os processos tectónicos da Terra moldaram - e continuarão a moldar - o nosso clima.
Estes dados indicam que o clima da Terra não é determinado apenas pelo carbono na atmosfera. Em vez disso, é influenciado pelo equilíbrio complexo entre as emissões de carbono à superfície e a forma como esse carbono fica aprisionado em sedimentos no fundo do oceano.
Este estudo também oferece pistas essenciais para modelos climáticos futuros, sobretudo face às preocupações actuais com o aumento das concentrações de dióxido de carbono.
Sabemos agora que o ciclo natural do carbono da Terra, influenciado pelo movimento das placas tectónicas sob os nossos pés, desempenha um papel vital na regulação do clima do planeta.
Compreender esta visão em “tempo profundo” pode ajudar-nos a antecipar melhor cenários climáticos futuros e os efeitos contínuos da actividade humana.
Ben Mather, ARC Early Career Industry Fellow, School of Geography, Earth and Atmospheric Sciences, The University of Melbourne; Adriana Dutkiewicz, ARC Future Fellow, Sedimentology, University of Sydney; Dietmar Müller, Professor of Geophysics, University of Sydney, and Sabin Zahirovic, ARC DECRA Fellow, School of Geosciences, University of Sydney
Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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