Cientistas que estudam o antigo gelo da Antártida estão a descobrir novos detalhes sobre como o clima da Terra mudou ao longo dos últimos 3 milhões de anos. Ao analisar tanto o gelo como as pequenas bolsas de ar presas no seu interior, os investigadores estão a criar um registo mais longo e completo das condições climáticas passadas.
Dois novos estudos publicados na revista a natureza Um padrão surpreendente é revelado. À medida que o planeta arrefeceu gradualmente durante este período, a quantidade de gases com efeito de estufa que retêm o calor na atmosfera diminuiu ligeiramente.
Um mistério climático de longa data
Há mais de um século, os cientistas sabem que a Terra aqueceu significativamente há cerca de 3 milhões de anos. As evidências incluem fósseis de florestas temperadas e subtropicais encontradas em lugares como o Alasca e a Groenlândia, bem como antigas costas ao longo da costa leste dos EUA, da Geórgia à Virgínia, que mostram que os níveis do mar eram muito mais elevados.
No entanto, as razões por detrás deste período quente e do arrefecimento que se seguiu ainda não são claras. Um grande desafio é reconstruir com precisão a temperatura global e os níveis de gases com efeito de estufa a partir de um período difícil com antecedência.
Descoberta do gelo mais antigo da Antártida
A nova pesquisa vem do Centro da Fundação Nacional de Ciência para a Exploração do Gelo Mais Antigo, conhecido como COLDEX, um esforço colaborativo liderado pela Oregon State University. A equipe se concentrou em identificar e analisar alguns dos gelos mais antigos da Terra.
O estudo foi liderado pela estudante de doutorado da OSU Julia Marks-Peterson e Sarah Shackleton, que conduziu o trabalho como pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Princeton e agora é professora na Woods Hole Oceanographic Institution. Eles examinaram gelo antigo recuperado de Allan Hills, uma região única ao longo da borda do manto de gelo da Antártica Oriental.
Ao contrário dos locais típicos de núcleos de gelo, Allan Hills contém gelo que foi empurrado e deformado pelo movimento dentro do manto de gelo. Isto perturba a estratificação original, pelo que, em vez de uma linha temporal contínua, os investigadores obtêm “instantâneos” das condições climáticas de diferentes pontos do passado.
“Esses instantâneos ampliam os registros climáticos do gelo muito mais longe do que antes”, disse o diretor do COLDEX, Ed Brooke, paleoclimatologista da Faculdade de Ciências da Terra, do Oceano e da Atmosfera da OSU. “Estes longos registos estão agora a levantar novas questões sobre a evolução climática da Terra e até onde poderemos voltar com os dados do núcleo de gelo.”
O resfriamento do oceano é causado por gases aprisionados
Um estudo utilizou medições de gases nobres armazenados em bolhas de ar aprisionadas para estimar as mudanças na temperatura do oceano ao longo do tempo. Esses gases fornecem um sinal global das condições dos oceanos.
Os resultados mostram que a temperatura média dos oceanos caiu cerca de 2 a 2,5 graus Celsius nos últimos 3 milhões de anos. Embora pesquisas anteriores tenham documentado o resfriamento na superfície do oceano, este estudo mostra que os tempos de resfriamento diferem entre as águas superficiais e as camadas mais profundas.
“Os gases nobres no gelo proporcionam uma forma única de observar as mudanças na temperatura dos oceanos”, disse Shackleton. “Outros métodos podem fornecer informações sobre a temperatura do oceano num único local, mas isto dá uma visão mais global.”
A maior parte do resfriamento geral ocorreu cedo, começando há cerca de 3 milhões de anos e continuando por cerca de 1 milhão de anos. Este período coincidiu com a formação de grandes mantos de gelo no Hemisfério Norte. Em contraste, as temperaturas da superfície dos oceanos diminuíram mais lentamente até cerca de 1 milhão de anos atrás. Os investigadores sugerem que esta diferença pode estar ligada a mudanças na forma como o calor se move entre a superfície do oceano e as suas profundezas.
Os níveis de gases de efeito estufa mostram apenas pequenas alterações
Utilizando a mesma amostra de gelo, Marks-Petersson e a sua equipa fizeram as primeiras medições diretas dos níveis de dióxido de carbono e metano nos últimos 3 milhões de anos.
As suas descobertas indicam que os níveis de dióxido de carbono estiveram geralmente abaixo de 300 partes por milhão durante este período. Há cerca de 2,7 milhões de anos, os níveis eram de cerca de 250 partes por milhão e depois diminuíram ligeiramente em cerca de 20 partes por milhão há cerca de 1 milhão de anos. Os níveis de metano permaneceram estáveis em cerca de 500 partes por bilhão.
Algumas estimativas anteriores baseadas em sedimentos antigos sugeriam níveis mais elevados de dióxido de carbono, mas os resultados diferiram. Isso destaca a importância de estender os registros do núcleo de gelo ainda mais para melhorar a precisão.
Em contraste, os níveis de gases com efeito de estufa são hoje muito mais elevados. De acordo com a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica, o dióxido de carbono atingiu uma média de 425 partes por milhão em 2025, enquanto o metano atingiu 1.935 partes por bilhão.
O clima da Terra é moldado por mais do que gases de efeito estufa
As descobertas sugerem que os gases com efeito de estufa por si só não explicam completamente a tendência de arrefecimento a longo prazo. Outros factores provavelmente desempenharam um papel significativo, incluindo mudanças na reflectância da Terra, mudanças na vegetação e na cobertura de gelo, e variações na circulação oceânica.
“A nossa esperança é que este trabalho refine a nossa visão do aquecimento climático passado e aprimore a nossa compreensão de como os diferentes componentes do sistema Terra interagem”, disse Marks-Peterson.
Até o gelo velho pode conter mais respostas
A pesquisa já está levando a novas questões. Os cientistas envolvidos com o Coldex continuam a explorar amostras de gelo antigo, atrasando o recorde climático.
Os investigadores identificaram recentemente gelo que pode ter até 6 milhões de anos com base num núcleo e estão agora a analisar estas amostras. Novos esforços de perfuração também estão em andamento para encontrar gelo antigo adicional.
Os cientistas estão a trabalhar para melhorar os métodos de reconstrução dos níveis de dióxido de carbono, estudar outros gases presos no gelo e compreender melhor como o gelo muito antigo é preservado. Estes esforços poderão ajudar a identificar novos locais para futuras perfurações e a expandir ainda mais o registo da história climática da Terra.
COLDEX é apoiado pelo Escritório NSF do Programa Polar; Programa Centro de Ciência e Tecnologia do Escritório de Atividades Integrativas da NSF; e Universidade Estadual de Oregon. O trabalho de campo na Antártica é apoiado pelo Programa Antártico dos EUA e financiado pela NSF. O suporte à perfuração de gelo é fornecido pelo NSF US Ice Drilling Program e a curadoria de amostras de gelo pela NSF Ice Core Facility em Denver, Colorado.
