Como as alterações climáticas estão a abrandar a rotação da Terra e a alongar os dias

O que, à primeira vista, parece inofensivo pode ter consequências surpreendentes.

Há anos que cientistas do clima alertam para recordes de calor, perda de espécies e subida dos oceanos. Agora, um estudo internacional acrescenta mais um efeito inesperado: as alterações climáticas também estão a mexer com a rotação da Terra. A rotação do planeta está a abrandar de forma mensurável e os dias estão a ficar mais longos - algo imperceptível no quotidiano, mas com peso para tecnologias avançadas que dependem de uma medição do tempo extremamente precisa.

Como a subida do nível do mar trava a rotação da Terra

No essencial, está em causa uma regra física simples: quando a massa se desloca para mais longe do eixo de rotação, a rotação desacelera. É o mesmo que acontece com um patinador artístico: ao esticar os braços, roda mais devagar; ao recolhê-los junto ao corpo, acelera. Este mecanismo está, neste momento, a aplicar-se à Terra.

Com o aquecimento provocado pela actividade humana, glaciares e mantos de gelo estão a derreter. Enormes volumes de água deixam as regiões polares e acabam por se espalhar pelos oceanos, com maior acumulação em latitudes próximas do equador. Na prática, parte da massa do planeta está a deslocar-se do “centro” para a periferia. Isso aumenta o momento de inércia da Terra e, como consequência, a rotação abranda.

Os investigadores estimam que a duração de um dia esteja actualmente a aumentar cerca de 1,33 milissegundos por século - um valor quase sem paralelo na história recente do planeta.

À escala humana, 1,33 milissegundos parece irrelevante: ninguém vai ganhar tempo extra para séries, trabalho ou sono. Ainda assim, em geofísica é um resultado notável, porque os processos naturais do interior da Terra e a dinâmica do sistema Terra–Lua–Sol tendem a manifestar-se de forma muito gradual.

Um equilíbrio frágil está a mudar

Ao longo de milhões de anos, vários factores foram ajustando a velocidade de rotação do planeta:

• a atracção gravitacional da Lua (atrito das marés)
• a deriva dos continentes e a tectónica de placas
• os movimentos no núcleo externo líquido
• a deformação causada pelas marés e o reajuste pós-glaciar após eras do gelo

Estes efeitos não actuam isoladamente: somam-se e, por vezes, anulam-se. Em certos períodos, a rotação acelera ligeiramente; noutros, abranda. Nas últimas décadas, geofísicos tinham registado uma tendência para os dias encurtarem de forma mínima, associada a movimentos no interior do planeta, enquanto a influência do clima parecia pouco significativa.

Segundo o novo estudo, esse balanço está a inverter-se. Desde o início do século XXI, a perda de gelo tem sido suficientemente intensa para abrandar a rotação da Terra mais do que a aceleração induzida por processos no núcleo. O resultado é um retorno ao alongamento dos dias - e a um ritmo mais rápido do que o esperado apenas com causas naturais.

Um olhar 3,6 milhões de anos para trás

Para avaliar quão excepcional é a situação actual, os autores não se limitaram a medições recentes. Recuaram cerca de 3,6 milhões de anos, até ao Plioceno.

Para isso, recorreram a minúsculos organismos marinhos, os chamados foraminíferos bentónicos. Estes seres unicelulares viviam no fundo do mar e formavam conchas de carbonato de cálcio com base na química da água do oceano. A composição química preservada nos seus fósseis permite inferir qual era o nível do mar na época.

Quando o nível do mar é elevado, isso indica mantos de gelo menores e mais água nos oceanos, com mais massa concentrada perto do equador. Já um nível do mar baixo aponta para grandes mantos de gelo e mais massa retida nos pólos, reduzindo o momento de inércia. Assim, obtém-se uma série temporal indirecta sobre como a massa se distribuiu pelo planeta - e, por extensão, sobre alterações na velocidade de rotação.

Deep learning encontra a história da Terra

Há, porém, um obstáculo: os registos fósseis não são contínuos. Existem intervalos temporais com poucas amostras úteis. Para preencher essas lacunas, os investigadores utilizaram um modelo probabilístico de deep learning.

A abordagem identifica padrões em dados incompletos e estima, com probabilidades, como o nível do mar terá variado nos períodos em falta. O resultado é uma “melhor reconstrução possível” das oscilações do nível do mar e das quantidades de gelo associadas.

Com essas séries, é possível calcular como a duração do dia evoluiu ao longo de milhões de anos. Em todo o intervalo de 3,6 milhões de anos, surge apenas um episódio com um aumento da duração do dia tão rápido quanto o actual - há cerca de dois milhões de anos.

Nessa altura, os mantos de gelo alternavam entre expansão e recuo de forma marcada, guiados por ciclos astronómicos naturais. Esse processo desenrolou-se ao longo de dezenas de milhares de anos. Hoje, a actividade humana está a produzir um efeito comparável em poucas décadas.

Até 2100, mais rápido do que a Lua

A equipa também projectou o que poderá acontecer se as emissões globais de gases com efeito de estufa se mantiverem no nível actual. A conclusão é que, até 2100, a duração do dia poderá aumentar 2,62 milissegundos por século.

Isso significaria que o efeito das alterações climáticas na rotação da Terra ultrapassaria o travão de longo prazo imposto pela Lua - uma quebra de expectativas físicas que ninguém antecipava.

Desde a formação do sistema Terra–Lua, o atrito das marés provocado pela Lua tem vindo a desacelerar a rotação do planeta de forma contínua. É por isso que, num passado distante, os dias eram significativamente mais curtos. Agora, ao alterar de forma profunda o balanço de água e energia do sistema terrestre, a humanidade está a reduzir a importância relativa desse processo antigo.

Porque é que alguns milissegundos são tão críticos

Do ponto de vista humano, diferenças de milissegundos não mudam nada: o dia-a-dia não depende de um dia ter exactamente 86.400 segundos ou um pouco mais. No entanto, a sociedade moderna assenta numa base temporal extremamente rigorosa.

Os relógios atómicos definem o tempo universal coordenado (UTC) e suportam, entre outros, os seguintes sistemas:

• protocolos da Internet e sincronização de servidores
• GPS e outros sistemas de navegação por satélite
• controlo do tráfego aéreo e navegação marítima
• redes eléctricas, onde produção e consumo têm de ser equilibrados em tempo real
• negociação de alta frequência nos mercados financeiros

A hora oficial apoia-se na definição atómica do segundo. Já a rotação da Terra é a referência para o tempo “astronómico”. Quando estes dois ritmos divergem demasiado, surgem dificuldades técnicas. Até aqui, organismos especializados têm compensado a diferença com os chamados segundos intercalares, adicionados pontualmente.

Se a Terra passar a acelerar ou a abrandar e esta tendência se intensificar, a discussão torna-se mais urgente: quantos segundos intercalares consegue a infraestrutura digital suportar sem falhas? No passado, a introdução de novos segundos intercalares já causou problemas operacionais a grandes empresas tecnológicas.

Alterações climáticas, medição do tempo e risco para a infraestrutura

A variação agora detectada na duração do dia ainda é pequena, mas acumula-se ao longo do tempo. Centros de dados, satélites de navegação e plataformas de transacções dependem de relógios internos alinhados com grande precisão.

Se o próprio planeta “desafina”, aumenta o esforço necessário para manter essa sincronização. Engenheiros e organismos de normalização terão de definir como lidar com correcções potencialmente mais frequentes. E cada ajuste traz consigo risco de erros de software e efeitos secundários inesperados.

Além disso, a alteração da rotação da Terra é apenas um sinal de um problema muito maior. A subida do nível do mar ameaça cidades costeiras, saliniza aquíferos e empurra milhões de pessoas para a deslocação forçada. O facto de, em paralelo, a duração do dia se alterar pode parecer uma nota macabra - mas afecta directamente sistemas técnicos que coordenam processos à escala global.

Até que ponto o ser humano já está a interferir no sistema terrestre?

Que os gases com efeito de estufa estão a mudar o clima é, há muito, consenso científico. O que este estudo torna evidente é a dimensão do impacto: a influência humana já é suficiente para alterar parâmetros planetários fundamentais que, antes, eram determinados sobretudo por processos lentos, cósmicos e geológicos.

E não se trata apenas da rotação da Terra. Outros exemplos de alterações profundas incluem:

• deslocação de zonas climáticas e avanço da desertificação
• acidificação e aquecimento dos oceanos
• enfraquecimento ou desvio de grandes correntes marinhas
• perda de biodiversidade e declínio acentuado de espécies

Vários investigadores já falam no “Antropoceno”, uma era geológica marcada pela acção humana. Que o degelo dos mantos de gelo esteja agora a mexer, de forma mensurável, com o “relógio” do planeta encaixa demasiado bem nessa descrição.

Alguns conceitos explicados de forma simples

Para quem não lida diariamente com geofísica, é fácil tropeçar em termos técnicos. Dois conceitos-chave aqui são:

• Momento de inércia: medida da dificuldade com que um corpo altera a sua velocidade de rotação. Quanto mais massa estiver distribuída para o exterior, maior é o momento de inércia e mais lenta será a rotação para a mesma energia.
• Foraminíferos: organismos marinhos unicelulares com conchas calcárias. Os seus fósseis funcionam como um “arquivo” de condições ambientais passadas, como temperatura e nível do mar.

Estes termos podem soar abstractos, mas estão na origem de decisões muito concretas - desde estratégias de protecção costeira até à questão de quantos segundos intercalares as redes informáticas ainda conseguem absorver.

O que esta investigação evidencia, acima de tudo, é que as alterações climáticas já não se limitam a extremos meteorológicos ou ao recuo de glaciares. Elas estendem-se às bases físicas sobre as quais assenta a infraestrutura moderna - incluindo algo tão elementar como a duração de um dia na Terra.