A Terra possui um sistema natural de controle climático que parece ter ajudado a manter o planeta habitável por mais de 100 milhões de anos. Os cientistas sabem há muito tempo que este sistema existe, mas os mecanismos por trás dele continuam difíceis de explicar.
Novas pesquisas apontam para uma ligação anteriormente negligenciada entre o nível do mar e a disponibilidade de fosfato no oceano. As mudanças nas temperaturas globais afetam o tamanho das camadas de gelo polares, o que, por sua vez, altera o nível do mar. Estas alterações afectam então a quantidade de fosfato que atinge o oceano aberto, a quantidade de carbono que está enterrado nos sedimentos marinhos e a quantidade de dióxido de carbono que permanece na atmosfera.
Juntos, esses processos ajudaram a determinar se a Terra aqueceu ou esfriou durante longos períodos de tempo.
Nível do mar e o ciclo do carbono da Terra
O novo estudo foi coautor de Junli Lu, professor de ciências da terra e ambientais na Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Syracuse. Ele examina como as mudanças no nível do mar e nas condições de oxigênio dos oceanos afetaram a disponibilidade de fosfato e de dióxido de carbono atmosférico nos últimos 60 milhões de anos.
Os resultados são publicados Anais da Academia Nacional de Ciências.
“Sabemos que o dióxido de carbono atmosférico diminuiu significativamente à medida que a Terra arrefeceu ao longo dos últimos 60 milhões de anos, mas temos pouca compreensão de onde esse carbono foi parar”, disse Ross Rickaby, professor de ciências da terra na Universidade de Oxford, num artigo de notícias do departamento. “Nossos resultados sugerem que o maior soterramento de carbono orgânico em sedimentos marinhos desempenhou um papel muito mais importante do que se pensava anteriormente”.
Fosfato como regulador climático oculto
No centro da pesquisa está o fósforo, especificamente o fosfato, um nutriente de que os organismos marinhos precisam para crescer. Os pesquisadores descrevem o fosfato como uma peça anteriormente “perdida” no quebra-cabeça climático.
Quando o nível do mar estava alto, as plataformas continentais rasas cobriam uma área maior. Estas plataformas retêm fosfato nos sedimentos costeiros, deixando menos nutrientes disponíveis no oceano aberto.
O baixo teor de fosfato na água reduz a produtividade marinha. Menos organismos crescem, menos carbono orgânico vai para o fundo do oceano e menos carbono é enterrado nos sedimentos. As águas oceânicas tornam-se mais ricas em oxigénio, enquanto o dióxido de carbono se acumula na atmosfera.
O resultado foi um planeta mais quente.
A queda dos mares desencadeou um feedback de carbono
Quando o nível do mar cai, o processo se inverte.
À medida que a plataforma continental encolheu, mais fosfato entrou na água. Esse nutriente extra apoiou o crescimento da vida marinha. Quando os organismos morrem, seus restos mortais afundam e se decompõem, absorvendo o oxigênio da água circundante.
Com o tempo, regiões com baixo teor de oxigênio se formam no oceano. Quando estas regiões atingiram sedimentos ricos em carbono nas plataformas continentais, activaram um poderoso mecanismo de feedback.
Sedimentos com baixo teor de oxigênio liberam mais fosfato. Este excesso de fosfato encorajou um maior crescimento marinho, levando a um maior soterramento de carbono orgânico no fundo do oceano. O CO2 atmosférico diminuiu à medida que mais carbono foi removido dos oceanos e da atmosfera.
“Nosso coautor, Christian Bjerram, estudou a conexão entre o fundo do mar, o oxigênio e o fosfato dos oceanos com um modelo de computador há duas décadas”, disse Lu. “Finalmente reunimos os registros geológicos necessários para testar esta hipótese.”
Um ponto ideal ao nível do mar para o sepultamento de carbono
Os investigadores descobriram que esta resposta atingiu a sua força máxima quando o nível do mar subiu cerca de 10 a 40 metros acima do seu nível atual.
Neste “ponto ideal” ao nível do mar, as águas com baixo teor de oxigênio são cobertas por sedimentos da plataforma continental ricos em orgânicos. Esta combinação permite que quantidades invulgarmente grandes de carbono sejam enterradas ao longo de milhões de anos.
A equipe comparou esse padrão com 60 milhões de anos de evidências geológicas. Os dados incluíram registros de isótopos de carbono, medições de deposição de fósforo em sedimentos de águas profundas e um novo método de iodo em cálcio para reconstruir antigos níveis de oxigênio nos oceanos.
Leituras de oxigênio de oceanos antigos
O laboratório de Lu realizou medições de iodo em cálcio.
O método examina a química de foraminíferos antigos, organismos marinhos microscópicos cujos restos mortais são preservados em sedimentos do fundo do mar. Sua composição química permite aos cientistas estimar quanto oxigênio havia na água quando viviam.
As amostras foram analisadas com um espectrômetro de massa na Syracuse University. O instrumento foi financiado pela National Science Foundation.
Por que o Eoceno foi quente?
A época do Eoceno, que durou cerca de 56 a 34 milhões de anos atrás, fornece um exemplo claro do que aconteceu quando as reações de sepultamento de carbono eram em grande parte inativas.
Durante esse período, o nível do mar esteve extremamente elevado e extensas plataformas continentais foram inundadas. O fosfato fica preso em sedimentos rasos, deixando o oceano aberto relativamente pobre em nutrientes.
A produtividade marinha foi baixa, os oceanos tornaram-se altamente oxigenados e menos carbono orgânico foi enterrado. À medida que o processo de reação é efetivamente encerrado, o dióxido de carbono se acumula na atmosfera e a Terra aquece.
Um sistema climático que se tornou mais estável
Os investigadores propõem que as regiões onde ocorre o soterramento de carbono diminuíram gradualmente ao longo do tempo geológico à medida que as águas com baixo teor de oxigénio se aprofundaram.
Esta mudança a longo prazo ajudou a estabilizar tanto o oxigénio atmosférico como o dióxido de carbono. As oscilações entre o enterramento e o armazenamento de carbono na atmosfera tornaram-se menos extremas, tornando o sistema climático da Terra mais resistente às perturbações.
Principais conclusões do estudo
O fosfato, um nutriente essencial para a vida marinha, tem actuado como um regulador oculto do ciclo do carbono da Terra durante os últimos 60 milhões de anos, embora o seu papel exacto não seja totalmente compreendido.
A quantidade de fosfato que atinge o oceano aberto afeta o nível do mar. Controla a produtividade marinha, a quantidade de carbono sequestrado nos sedimentos do fundo do mar e a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera.
Um “ponto ideal” ao nível do mar, cerca de 10 a 40 metros acima dos níveis modernos, cria o sepultamento de carbono mais forte. Este processo tem funcionado como um travão natural ao aquecimento durante milhões de anos e ajudou a levar a Terra ao seu atual clima mais fresco.
A pesquisa foi apoiada por duas bolsas da National Science Foundation da Universidade de Oxford (Riccaby e Thomas Wood) e da Universidade de Copenhague (Christian J.
As descobertas somam-se a um conjunto maior de trabalhos no laboratório de Lu que utiliza o método de iodo em cálcio para reconstruir as condições de oxigênio em oceanos antigos.
Um estudo anterior, publicado em janeiro Natureza e GeografiaUsando a mesma técnica, mostre que os oceanos tropicais eram ricos em oxigênio durante o Íon Proterozóico. Esse padrão era exatamente o oposto do que é hoje. Os investigadores também descobriram que um ponto de viragem planetário há alguns milhões de anos inverteu a distribuição global de oxigénio.
