milhões de anos sob o gelo e aqui está a explicação

A Terra passou por muitas flutuações climáticas desde a sua formação, há 4,5 bilhões de anos. Poucos, porém, foram tão extremos como os dois episódios chamados de “Terra Bola de Neve”, que ocorreram há mais de 635 milhões de anos.

Desde a sua identificação, estes glaciações questões globais intrigam os cientistas. Os mecanismos naturais que levaram a tais extremos climáticos (e tornaram possível escapar deles) ainda permanecem debatidos.

Toda a Terra coberta de gelo durante a Criogenia. © NASA

O ciclo do carbono, um verdadeiro termostato terrestre

Recorde-se que o ciclo do carbono é o principal mecanismo que permite ao nosso Planeta regular o seu clima ao longo de milhões de anos e manter uma temperatura média à superfície, elemento que tem sido particularmente propício ao desenvolvimento da vida terrestre. Em termos gerais, é assim que funciona:

1. O vulcanismo é liberado na atmosfera de dióxido de carbono (CO₂).
2. Este CO₂ atmosférico se dissolve na água da chuva para formar um ácido fraco que irá, ao fluir para o solo, alterar as rochas de silicato dos continentes para formar íons rico em carbono. Estes serão transportados pelos rios até os oceanos. Nesta fase há, portanto, uma “captura” de carbono atmosférico.
3. Nos oceanos, esses elementos carbonáticos serão usados ​​pelos organismos vivos para formar conchasque será então depositado no rochas sedimentares. O carbono é então “armazenado” permanentemente no fundo dos oceanos.
4. Com as placas tectônicas, estes sedimento será levado no zonas de subducção e mergulhará no manto terrestre.
5. Parte do carbono é então devolvida à atmosfera através de vulcanismo, completando assim este ciclo que se estende por várias centenas de milhões de anos.

É esta extrema lentidão que permite estabilizar o climaescala de tempo geológico. Este ciclo é, no entanto, demasiado lento para compensar as rápidas mudanças associadas a grandes perturbações no nível de CO.₂ atmosférico ocorrendo ao longo de alguns séculos ou milênios, como episódios vulcânicos muito intensos… ou transmissões enormes quantidades produzidas pelas atividades humanas.

O ciclo “lento” do carbono: a erosão das superfícies continentais leva à formação de minerais carbonáticos ricos em carbono que serão depositados no fundo dos oceanos antes de serem reciclados em zonas de subducção. O carbono será então remobilizado no magma e desgaseificado na superfície na forma de CO₂. © NPS, Wikimedia Commons, domínio público

“Snowball Earth”: um ciclo temporariamente descarrilado pelo albedo

Para explicar as glaciações globais, devemos ter em conta este ciclo, mas também outro fenómeno: oalbedo.

Os modelos sugerem que estes episódios estão associados a baixas concentrações de CO₂ atmosférico. Na ausência do efeito estufa, estabeleceu-se um clima frio, o que permitiu calotas polares crescer até alcançar latitudes médias. Foi então que ocorreu um fenômeno de feedback positivo : as vastas superfícies de gelo branco refletem de fato a luz mais luz (efeito albedo), que acelerou ainda mais o resfriamento. O gelo continuou a se expandir até atingir o trópicoscobrindo quase completamente a superfície da Terra.

Neste contexto, o processo de alteração química das rochas continentais, presas no gelo, é drasticamente reduzido. O CO₂ atmosférico, portanto, não é mais capturado por este processo e, aos poucos, o CO₂ emitido pelo vulcões ainda activo irá acumular-se na atmosfera… até atingir um nível crítico.

eu’estufa então se torna forte o suficiente para causar aquecimento rápido e o ferro fundido sorvetes. O fim destas glaciações extremas é muitas vezes repentino e geralmente seguido por períodos muito quentes.

Durante as glaciações globais, a Terra fica quase totalmente coberta de gelo, o que reforça o efeito albedo. © Poul Christoffersen, Universidade de Cambridge

Um cenário que parece claro, mas que na realidade é muito mais complexo. Na verdade, os estudos dos episódios de “Snowball Earth” revelam que eles não têm, de longe, todos iguais duração.

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Assim, as duas glaciações globais que marcam a época apropriadamente chamada de Criogênico durou 56 milhões de anos e 4 milhões de anos, respectivamente. Uma diferença notável que os pesquisadores ainda têm dificuldade em explicar.

A alteração pára nos continentes, mas não no fundo dos oceanos

Duas hipóteses são levantadas: ou a taxa de emissão de CO₂ pelos vulcões foi diferente entre estes dois episódios, ou foi a taxa de alteração das rochas que variou. No entanto, não há nenhuma evidência geológica que apoie a primeira hipótese, sugerindo que é de facto a taxa de alteração que teria desempenhado principalmente um papel. Mas como explicar isso, quando sabemos que durante os períodos de glaciação esse fenômeno quase cessa?

No entanto, uma equipa de investigadores demonstrou num novo estudo que é de facto este mecanismo que teria induzido tal diferença entre as glaciações Sturtian e Marinoan. Porém, não é a alteração das rochas continentais a causa, mas sim a do fundo do oceano.

Atualmente, sabe-se que esta alteração, associada em particular à circulação hidrotérmica, participa na captura de CO₂mas em proporção ínfima se comparada à alteração continental. No entanto, há 700 milhões de anos, o contexto era muito diferente e a alteração do fundo do oceano poderia ter desempenhado um papel muito mais importante do que se pensava.

O modelagem realizados pelos pesquisadores mostram que esse processo poderia explicar bem a duração das duas glaciações. Durante a glaciação Sturtiana, a alteração do fundo do oceano teria sido mais significativa devido à maior porosidade rochas, ajudando a manter um clima frio por um período muito longo.

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Se o modelo ainda precisar ser refinado, os autores do estudo publicado na revista Geologia sugerem que esta elevada porosidade das rochas está ligada a uma pequena quantidade de sulfato dissolvido na água do mar, sendo este elemento conhecido por reagir com cálcio ao nível de fontes hidrotermaisproduzindo assim minerais bloqueando a porosidade.

Resta explicar por que os fluxos geoquímicos, e em particular os de enxofreteria sido diferente entre esses dois episódios.