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A construção de ilhas no sudeste da Ásia criou as camadas de gelo do norte da Terra
Os geólogos há muito especulam sobre os processos que periodicamente aquecem e resfriam o planeta, ocasionalmente cobrindo todo o globo com gelo e transformando-o na chamada Terra bola de neve.
Por Universidade da Califórnia - Berkeley - 24/09/2020


Mt. Sumbing, um arco vulcânico em Java Central, em 2016. O levantamento de rocha vulcânica em todo o arco insular do sudeste asiático, começando 15 milhões de anos atrás, desencadeou o resfriamento global e, eventualmente, mantos de gelo que cobriram grande parte da América do Norte e norte da Europa há 18.000 anos , de acordo com cientistas da UC Berkeley e seus colegas. Crédito: foto da UC Berkeley por Yuem Park

O manto de gelo da Groenlândia deve sua existência ao crescimento de um arco de ilhas no sudeste da Ásia - que se estende de Sumatra à Nova Guiné - nos últimos 15 milhões de anos, afirma um novo estudo.

De acordo com uma análise realizada por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, UC Santa Barbara e um instituto de pesquisa em Toulouse, França, conforme o continente australiano empurrou essas ilhas vulcânicas para fora do oceano, as rochas foram expostas à chuva misturada com dióxido de carbono, que é ácido. Os minerais dentro das rochas se dissolvem e são levados com o carbono para o oceano, consumindo dióxido de carbono suficiente para resfriar o planeta e permitir a formação de grandes camadas de gelo sobre a América do Norte e o norte da Europa.

"Você tem a crosta continental da Austrália escavando essas ilhas vulcânicas, dando a você realmente altas montanhas ao sul do equador", disse Nicholas Swanson-Hysell, professor associado de ciências da terra e planetária na UC Berkeley e autor sênior do estudo. "Então, você tem esse grande aumento de área de terra que é bastante íngreme, em uma região onde é quente e úmido e muitos tipos de rochas que têm a capacidade de sequestrar carbono naturalmente."

Começando há cerca de 15 milhões de anos, essa construção de montanha tropical retira dióxido de carbono da atmosfera, diminuindo a força do efeito estufa e resfriando o planeta. Por volta de 3 milhões de anos atrás, a temperatura da Terra era fria o suficiente para permitir que a neve e o gelo permanecessem durante o verão e se transformassem em enormes mantos de gelo no hemisfério norte, como os que cobrem a Groenlândia hoje.

Depois que os mantos de gelo do hemisfério norte cresceram, outras dinâmicas climáticas levaram a um ciclo de máximos e mínimos glaciais a cada 40.000 a 100.000 anos. No máximo glacial mais recente, cerca de 15.000 anos atrás, enormes mantos de gelo cobriam a maior parte do Canadá, as partes do norte dos Estados Unidos, bem como a Escandinávia e grande parte das Ilhas Britânicas.

"Se não fosse pelo sequestro de carbono que está acontecendo nas ilhas do sudeste asiático, não teríamos terminado com o clima que inclui uma camada de gelo da Groenlândia e esses ciclos glaciais e interglaciais", disse Swanson-Hysell. "Não teríamos cruzado este limiar de CO 2 atmosférico para iniciar mantos de gelo do hemisfério norte."
 
O crescimento e declínio periódicos dos mantos de gelo do norte - o ciclo de máximos e mínimos glaciais - é provavelmente adiado, devido às emissões humanas que aumentaram as concentrações de dióxido de carbono na atmosfera.

"Um processo que levou milhões de anos, foi revertido em 100 anos", disse Swanson-Hysell. "Durante as próximas dezenas a centenas de milhares de anos, os processos geológicos em lugares como o Sudeste Asiático reduzirão mais uma vez os níveis de CO 2 na atmosfera - um ritmo que é frustrantemente lento quando a humanidade está enfrentando o impacto do aquecimento global atual."

O estudante de doutorado da UC Berkeley, Yuem Park, Swanson-Hysell e seus colegas, incluindo Francis Macdonald da UC Santa Barbara e Yves Goddéris da Géosciences Environnement Toulouse, publicarão suas descobertas nesta semana no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences .

Como as linhas costeiras e áreas das ilhas nas ilhas do sudeste asiático se estendem de
Sumatra à esquerda à Nova Guiné à direita, aumentaram nos últimos 15 milhões de anos
à medida que emergiam do oceano. Um aumento significativo na área nos últimos 5 milhões
de anos é coincidente com o resfriamento e o início da glaciação no hemisfério norte.
Uma nova análise indica que a ascensão dessas montanhas tropicais levou a uma
diminuição do dióxido de carbono atmosférico que levou a esse resfriamento.
Crédito: Nicholas Swanson-Hysell

Intemperismo de sequestro de carbono de rocha

Os geólogos há muito especulam sobre os processos que periodicamente aquecem e resfriam o planeta, ocasionalmente cobrindo todo o globo com gelo e transformando-o na chamada Terra bola de neve.

Depois que os cientistas perceberam que, ao longo de milhões de anos, os processos tectônicos movem as massas de terra ao redor do planeta como enormes peças de um quebra-cabeça, eles buscaram uma conexão entre os movimentos continentais - e as colisões - e as eras glaciais. Os ciclos da órbita da Terra são responsáveis ​​pelas flutuações de temperatura de 40.000 ou 100.000 anos que se sobrepõem ao aquecimento e resfriamento de longo prazo.

A ascensão do Himalaia na Ásia nas latitudes médias nos últimos 50 milhões de anos tem sido um candidato principal para o resfriamento e o início de um clima glacial após um intervalo geológico estendido sem mantos de gelo. Alguns anos atrás, no entanto, Swanson-Hysell e Macdonald viram uma correlação entre a construção de montanhas em áreas tropicais e o início de intervalos de tempo com eras glaciais nos últimos 500 milhões de anos.

Em 2017, eles propuseram que uma grande era do gelo, 445 milhões de anos atrás, foi desencadeada pela construção de montanhas nos trópicos, e eles seguiram isso em 2019 com uma correlação mais completa dos últimos quatro intervalos de tempo de clima glacial e colisões entre continentes e tropical arcos da ilha. Eles argumentam que a combinação de maior exposição de rocha com minerais que podem sequestrar carbono e uma plenitude de chuva tropical quente é particularmente eficaz para puxar dióxido de carbono da atmosfera.

O processo envolve a dissolução química das rochas que consomem dióxido de carbono, que é então bloqueado em minerais carbonáticos que formam a rocha calcária no oceano. O cálcio dentro das conchas que você encontra na praia pode ter saído de uma montanha tropical do outro lado do mundo, disse Swanson-Hysell.

"Nós construímos um novo banco de dados desses tipos de eventos de construção de montanhas e, em seguida, reconstruímos a latitude em que eles aconteceram", disse Swanson-Hysell. "Então vimos, ei, há muito resfriamento quando há muito desse tipo de montanha sendo construída nos trópicos, que é o cenário do sudeste asiático. As ilhas do sudeste asiático são os melhores análogos para processos que também vemos ainda mais no passado. "

Para o artigo atual, Park, Swanson-Hysell e Macdonald se uniram a Goddéris para modelar com mais precisão quais seriam os níveis de dióxido de carbono com as mudanças no tamanho das ilhas do sudeste asiático.

Os pesquisadores primeiro recriaram os tamanhos das ilhas à medida que cresciam nos últimos 15 milhões de anos, focalizando principalmente as maiores: Java, Sumatra, Filipinas, Sulawesi e Nova Guiné. Eles calcularam que a área das ilhas aumentou de 0,3 milhão de quilômetros quadrados, 15 milhões de anos atrás, para 2 milhões de quilômetros quadrados hoje. O estudante de graduação da UC Santa Barbara, Eliel Anttila, que era aluno de graduação em ciências da terra e planetárias na UC Berkeley e é coautor do artigo, contribuiu para esse aspecto da pesquisa.

Esquerda: As ilhas do sudeste asiático com sua antiga área menor (vermelha), reconstruída
pela equipe científica. Eles cresceram até seu tamanho atual nos últimos 15 milhões de anos.
À direita: a extensão das camadas de gelo sobre a América do Norte durante o último
máximo glacial de 18.000 anos atrás. Grandes mantos de gelo no hemisfério norte se
desenvolveram há 2,7 milhões de anos. Crédito: Nicholas Swanson-Hysell, UC Berkeley

Eles então usaram o modelo de computador GEOCLIM de Godderis para estimar como o crescimento dessas ilhas alterou os níveis de carbono na atmosfera. Junto com o bolsista de pós-doutorado da UC Berkeley Pierre Maffre, que recentemente obteve seu Ph.D. no laboratório de Godderis, eles atualizaram o modelo para considerar o efeito variável de diferentes tipos de rochas. O modelo está vinculado a um modelo climático para relacionar os níveis de CO 2 às temperaturas globais e à precipitação.

Eles descobriram que o aumento da área de terra ao longo da borda sudeste do Pacífico correspondeu ao resfriamento global, conforme reconstruído a partir de composições de isótopos de oxigênio em sedimentos oceânicos. Os níveis de dióxido de carbono inferidos do modelo também correspondem a algumas estimativas baseadas em medições, embora Swanson-Hysell admita que estimar os níveis de CO 2 há mais de um milhão de anos é difícil e incerto.

Com base em seu modelo, o intemperismo químico nas ilhas do Sudeste Asiático sozinho diminuiu os níveis de CO 2 de mais de 500 partes por milhão (ppm) 15 milhões de anos atrás para aproximadamente 400 ppm 5 milhões de anos atrás e, finalmente, para níveis pré-industriais de 280 ppm. A queima de combustíveis fósseis elevou agora o nível de dióxido de carbono na atmosfera para 411 ppm - níveis que não eram vistos na Terra há milhões de anos.

Enquanto o limite para a glaciação do Ártico é estimado em cerca de 280 ppm de dióxido de carbono , o limite para a formação do manto de gelo no Pólo Sul é muito mais alto: cerca de 750 ppm. É por isso que as camadas de gelo da Antártida começaram a se formar muito antes, cerca de 34 milhões de anos atrás, do que as do Ártico.

Embora o modelo dos pesquisadores não permita que eles isolem os efeitos climáticos da ascensão do Himalaia, o cenário das ilhas do sudeste asiático por si só pode ser responsável pelo aparecimento de mantos de gelo no hemisfério norte. Eles exploraram o efeito de eventos vulcânicos que ocorrem na mesma época, incluindo fluxos de lava massivos ou basaltos de inundação, como os da Etiópia e da América do Norte (armadilhas colombianas). Embora o intemperismo dessas rochas tenha sido proposto como um gatilho da era do gelo, o modelo mostra que essa atividade desempenhou um papel menor, em comparação com o surgimento das ilhas do sudeste asiático.

"Esses resultados destacam que o estado do clima da Terra é particularmente sensível às mudanças na geografia tropical", concluem os autores.

Swanson-Hysell credita o France-Berkeley Fund do campus por fornecer recursos para uma colaboração inicial com Goddéris que resultou em uma grande doação colaborativa do programa Frontier Research in Earth Science da National Science Foundation (NSF) para prosseguir com a pesquisa resultante deste artigo.

A equipe franco-americana planeja modelar outras eras glaciais passadas, incluindo a do período Ordoviciano há 445 milhões de anos que, em 2017, Swanson-Hysell e Macdonald propuseram ser desencadeada por uma colisão semelhante à que ocorre hoje nas ilhas do sudeste asiático . Essa colisão ocorreu durante a primeira fase de construção da montanha Appalachian, quando o atual leste dos Estados Unidos estava localizado nos trópicos.

 

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