O aquecimento global não é apenas uma ocorrência moderna, mas tem sido uma característica proeminente da história geológica da Terra há milênios. Um desses eventos ocorreu há aproximadamente 40 milhões de anos, durando aproximadamente 400.000 anos, conhecido como Ótimo Climático do Eoceno Médio (MECO).

Este evento é considerado extraordinariamente longo quando comparado com perturbações climáticas anteriores no Eoceno, como o Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno, aproximadamente 56 milhões de anos atrás, que durou aproximadamente 200.000 anos. Uma nova pesquisa publicada na Nature Geoscience sugere que o MECO pode ter sido impactado por mudanças no intemperismo das rochas, especificamente no intemperismo de minerais de silicato, como quartzo, feldspato, mica, piroxênio e argilas. Michael Henehan publicou um artigo News & Views sobre a pesquisa na mesma edição da revista.

O intemperismo químico das rochas de silicato ajuda a contrabalançar o aumento dos níveis atmosféricos de dióxido de carbono , à medida que este gás se dissolve na água da chuva e o produto ácido desgasta as rochas, com a formação de novos minerais e muitas vezes produzindo carbonato de cálcio que é então armazenado no fundo do mar. Portanto, retirar o dióxido de carbono da atmosfera ajuda a reduzir os efeitos do efeito estufa e, assim, diminui a temperatura do planeta.

Alexander Krause, da University College London, Reino Unido, e colegas conduziram análises em núcleos de rocha carbonática obtidos do fundo do mar em projetos de perfuração oceânica no Oceano Atlântico equatorial e meridional e no Oceano Pacífico equatorial. Eles mediram as proporções de isótopos de lítio (as abundâncias relativas do mesmo elemento, mas com massas atômicas diferentes, 6 Li e 7 Li, aqui referidas como 7 Li), que é considerado um indicador de intemperismo do silicato.

A equipe de pesquisa identificou um pico positivo distinto de ~3‰ em 7 Li coincidindo com o aquecimento climático. Significativamente, este é o único 7 Li positivo conhecido registrado durante um evento de aquecimento. Eles atribuem isso a uma mudança no estilo de intemperismo, de congruente (dissolução completa dos minerais originais) para incongruente (dissolução parcial com lixiviação e modificação produzindo novos minerais secundários).

Embora a erosão da rocha geradora não tenha impacto nos isótopos de lítio, a formação de minerais secundários, como argilas, vê a luz 6 Li incorporada preferencialmente, deixando o ambiente circundante enriquecido em 7 Li, particularmente em rios a partir do escoamento terrestre. Portanto,  7 Li nos rios é um indicador direto da erosão rochosa, e os dados sugerem que a formação aumentada de argila durante o MECO sequestrou componentes formadores de carbonato.

O lítio tem um tempo de residência de aproximadamente 1 milhão de anos no oceano antes de ser removido, portanto, os pesquisadores afirmam que a mudança notável em 7 Li durante o intervalo de tempo MECO de aproximadamente 400.000 anos é significativa. Trabalhos anteriores sugeriram que os eventos de aquecimento se correlacionam com isótopos negativos de lítio, mas esta nova investigação mostra que o oposto acontece nos três locais. Dr. Krause e coautores explicam isso pelo influxo de fluidos hidrotermais para os locais em pesquisas anteriores, embora a evidência disso não seja aparente em nenhum dos locais deste estudo.

Usando um sistema de modelagem recém-desenvolvido (modelo de caixa biogeoquímica CARLIOS), a equipe de pesquisa usou estimativas de dióxido de carbono atmosférico e temperatura juntamente com dados de isótopos de lítio para reproduzir características do MECO em oito cenários, como acidez oceânica e saturação de carbonato de cálcio em profundidade. .

Apenas um destes cenários recriou suficientemente as condições previstas do MECO, com um aumento do dióxido de carbono atmosférico devido ao vulcanismo, mas uma redução na exposição das rochas de carbonato de cálcio à erosão, além de uma diminuição do magnésio na água do mar, o que afecta a solubilidade da calcite. Portanto, o resultado é a dissolução do carbonato que ultrapassa a sedimentação. A sugestão do Dr. Krause e colegas é que mais formação de argila em terra reteria cálcio e magnésio, que são atraídos pelas argilas dos solos, reduzindo assim o cálcio que chega ao oceano para formar carbonatos no fundo do mar.

O regime de intemperismo para este cenário é traçado num bumerangue Dellinger para determinar mudanças na intensidade do intemperismo. Antes do MECO, a erosão era relativamente baixa nas planícies aluviais de alta latitude, expostas à diminuição do nível do mar, bem como em pequenas bolsas nos trópicos, onde as temperaturas do ar próximo da superfície provavelmente atingiam mais de 30°C, levando à dissolução líquida global de resíduos secundários. minerais.

No entanto, com o tempo, um ciclo hidrológico aumentado e uma actividade vulcânica que incisaria a rocha com fluxos de lava teriam mudado isto para um padrão de erosão mineral primária, com formação de argilas secundárias. Essas argilas colheram cálcio e magnésio, interrompendo o transporte do primeiro para o oceano e o ciclo carbonato-silicato (dissolução de rochas de silicato terrestre e formação de carbonato marinho). Finalmente, um ponto de inflexão teria sido alcançado para que o ciclo se invertesse mais uma vez, onde a dissolução da argila superasse a formação de argila .

Consequentemente, um aumento global no dióxido de carbono atmosférico e nas temperaturas da superfície juntamente com a erosão provavelmente teria sustentado o MECO por mais tempo e a modelagem do Dr. Krause sugere que este regime de intemperismo de cerca de 40 milhões de anos atrás não é muito diferente daquele experimentado hoje.