Os vulcões podem ter arrefecido a Terra de uma forma inesperada para os cientistas.

Os vulcões costumam ser associados a episódios breves de perturbação climática, mas uma nova investigação sugere que a sua cinza também pode contribuir para um arrefecimento de longa duração.

Um estudo sobre erupções antigas nos Andes mostra como a cinza que cai no oceano pode desencadear alterações biológicas capazes de se propagarem por toda a teia alimentar marinha.

Essas mudanças podem retirar dióxido de carbono da atmosfera e armazená-lo nas profundezas do oceano, revelando um processo natural poderoso, capaz de moldar o clima ao longo de milhões de anos.

Ler o registo oculto da Terra e dos vulcões

Os sedimentos ricos em cinza e os registos fósseis ao longo das margens do Oceano Austral preservam um registo estreitamente alinhado de pulsos vulcânicos, florações de algas e mudanças marinhas profundas.

Através da análise desses sinais em depósitos geológicos, Mark Clementz, da Universidade de Wyoming, ligou diretamente erupções repetidas nos Andes a alterações na produtividade oceânica e no carbono atmosférico.

O mesmo intervalo mostra um aumento da abundância de algas e uma descida dos níveis de dióxido de carbono a ocorrerem em paralelo com cada grande fase de atividade vulcânica.

Esse alinhamento aponta para uma resposta oceânica sustentada, e não para acontecimentos isolados, o que obriga a explicar de que forma a cinza poderá ter impulsionado repetidamente efeitos biológicos e climáticos de tão grande escala.

Quando a cinza vulcânica alimenta o mar

Erupções explosivas lançaram cinza com ferro, fósforo e silício para as águas em torno da Antártida, onde até pequenas carências conseguem travar enormes quantidades de crescimento.

O ferro, o fósforo e o silício favorecem sobretudo as diatomáceas, pequenas algas com carapaças de vidro que respondem por cerca de um quinto da produção primária global.

Experiências clássicas mostraram que ferro adicional pode desencadear florações nas águas do Oceano Austral quando os outros nutrientes já estão presentes.

Mais crescimento na base do oceano significava mais alimento nas camadas acima, preparando as mudanças ecológicas mais amplas preservadas nos fósseis.

Da superfície ao oceano profundo

À medida que as florações de algas se expandiam, mais carbono saía das águas superficiais e descia para o oceano escuro que se encontra abaixo.

Os oceanógrafos chamam a essa transferência descendente bomba biológica – o processo que transporta o carbono de superfície para baixo à medida que a matéria viva afunda.

Quando parte desse material chega às águas profundas ou ao lodo, permanece menos dióxido de carbono no ar. Uma única floração esbate-se rapidamente, mas sucessivas vagas podem continuar a acrescentar carbono ao armazenamento de longo prazo muito depois de a cinza assentar.

As baleias seguem o alimento

Os fósseis de mamíferos marinhos mostram que a vida das baleias estava a mudar rapidamente durante o mesmo intervalo das pulsações de cinza. O comprimento mediano das baleias de barbas aumentou de cerca de 4,9 metros para 11,9 metros, à medida que as zonas de alimentação e as linhas costeiras mudavam.

As baleias de barbas modernas movem mais de 3 700 toneladas de azoto por ano entre as águas de alimentação e as de reprodução.

As baleias antigas, sendo maiores, terão provavelmente reforçado a reciclagem de nutrientes e armazenado carbono em corpos que afundavam, embora os novos modelos não tenham contabilizado totalmente esses efeitos.

Reconstituir erupções antigas

Para testar se a sincronização era mais do que coincidência, os investigadores recriaram plumas de cinza e a resposta do oceano.

A maior parte da cinza simulada deslocou-se para leste através da América do Sul, entrando no Atlântico Sul e prosseguindo depois em direção ao oceano Índico meridional.

Alguma cinza também caiu perto da costa, ao longo do Pacífico, oferecendo às águas próximas uma dose direta de nutrientes.

As trajetórias de cinza para leste tornaram o anel oceânico em torno da Antártida o alvo mais nítido para um efeito fertilizante repetido.

A cinza desencadeia um arrefecimento rápido do oceano

Quando a cinza simulada atingiu as águas superficiais, o oceano modelado reagiu de forma intensa e quase imediata.

O crescimento das diatomáceas nas águas superficiais mais do que duplicou durante os primeiros dois anos após cada pulso de nutrientes.

Ao longo de 300 anos, quatro erupções ajudaram o oceano a retirar ligeiramente mais dióxido de carbono do ar a cada ciclo repetido.

Erupções de curta duração podiam, assim, somar os seus efeitos climáticos ao longo do tempo em vez de desaparecem como acontecimentos isolados.

Pequenas pulsações, impacto duradouro

Corridas de modelo mais longas mostraram que o espaçamento entre episódios era quase tão importante como a dimensão da erupção na forma como determinava a perda de carbono da atmosfera a longo prazo.

Uma única vaga de nutrientes baixou o dióxido de carbono durante pouco tempo, antes de o oceano regressar gradualmente ao seu estado anterior.

Quando essas vagas continuavam a repetir-se, a queda de dióxido de carbono tornava-se maior e durava muito mais, sobretudo quando poeira e cinza se acumulavam em conjunto.

Por isso, pulsações repetidas de nutrientes podem acabar por pesar mais no clima ao longo do tempo do que uma única erupção gigantesca.

Forças combinadas para arrefecer a Terra

Os cientistas chamam a este intervalo Miocénico Superior, o segmento geológico que decorreu entre cerca de 11,6 e 5,3 milhões de anos atrás.

“Identificar os mecanismos que impulsionaram esta transição é crucial, sobretudo para perceber como os sistemas terrestres poderão responder às alterações climáticas em curso e futuras”, თქვა Clementz.

Também estavam em jogo o crescimento do gelo, a alteração dos ventos e a reorganização das correntes, pelo que a cinza terá provavelmente atuado em conjunto com outras forças, e não sozinha.

O artigo defende que a cinza foi um contributo subestimado, e não a única força por trás do arrefecimento do planeta.

Lições do clima antigo

O estudo não oferece uma solução para o aquecimento atual, porque o aumento de carbono de hoje está a ocorrer muito mais depressa.

“Ao identificar ligações entre o vulcanismo, a produtividade oceânica e a remoção de dióxido de carbono, fornece pistas sobre mecanismos que podem influenciar o clima global em escalas de tempo muito longas”, afirmou Clementz.

O clima não se move apenas através do ar – a água, as teias alimentares e os sedimentos também ajudam a definir o ritmo.

Vistos em conjunto, a cinza, as florações, a renovação das baleias e a queda do dióxido de carbono parecem menos acontecimentos separados e mais um único episódio interligado.

Essa perspetiva mais ampla pode afinar decisões sobre resiliência climática, recursos naturais e os riscos de mudanças rápidas. Registos mais completos do tamanho das erupções, da química da cinza e da circulação oceânica antiga deverão esclarecer quanto arrefecimento este encadeamento realmente provocou.