As descobertas , publicadas no PNAS , sugerem que o mecanismo natural da Terra para remover o dióxido de carbono (CO 2 ) da atmosfera por meio do intemperismo das rochas pode na verdade ser mais fraco do que os cientistas pensavam - questionando o papel exato das rochas no alívio do aquecimento de milhões de anos.

A pesquisa também sugere que pode haver um sumidouro até então desconhecido extraindo CO 2 da atmosfera e impactando as mudanças climáticas em escalas de tempo longas, que os pesquisadores agora esperam encontrar.

O intemperismo é o processo pelo qual o dióxido de carbono atmosférico quebra as rochas e fica preso nos sedimentos. É uma parte importante do ciclo do carbono do nosso planeta, transportando o dióxido de carbono entre a terra, o mar e o ar, e influenciando as temperaturas globais.

“O intemperismo é como um termostato planetário - é a razão pela qual a Terra é habitável. Os cientistas há muito sugerem que é por isso que não temos um efeito estufa descontrolado como em Vênus ”, disse o autor principal Ed Tipper, do Departamento de Ciências da Terra de Cambridge. Ao bloquear o dióxido de carbono nos sedimentos, o intemperismo o remove da atmosfera em longos períodos, reduzindo o efeito estufa e diminuindo as temperaturas globais.

Os novos cálculos da equipe mostram que, em todo o mundo, os fluxos de intemperismo foram superestimados em até 28%, com maior impacto em rios em regiões montanhosas onde as rochas são quebradas mais rapidamente.

Eles também relatam que três dos maiores sistemas fluviais da Terra, incluindo os rios Yellow e Salween, com suas origens no Platô Tibetano e no Rio Yukon, na América do Norte, não absorvem dióxido de carbono em longas escalas de tempo - como se pensava.

Por décadas, o planalto tibetano foi invocado como um sumidouro de carbono de longo prazo e mediador do clima. Cerca de 25% dos sedimentos nos oceanos do mundo se originam do planalto.

“Um dos melhores lugares para estudar o ciclo do carbono são os rios, são as artérias dos continentes. Os rios são a ligação entre a Terra sólida e os oceanos - transportando sedimentos intemperizados da terra para os oceanos, onde seu carbono está preso nas rochas ”, disse Tipper.

“Os cientistas têm medido a química das águas dos rios para estimar as taxas de intemperismo por décadas”, disse a coautora Victoria Alcock “O sódio dissolvido é um dos produtos de intemperismo mais comumente medidos - mas mostramos que não é tão simples, e na verdade, o sódio geralmente vem de outro lugar. ”

O sódio é liberado quando os minerais de silicato, os blocos básicos de construção da maioria das rochas da Terra, se dissolvem em ácido carbônico - uma mistura de dióxido de carbono na atmosfera e na água da chuva.

No entanto, a equipe descobriu que nem todo o sódio vem desse processo de intemperismo. “Encontramos uma fonte adicional de sódio nas águas dos rios em todo o mundo”, disse a co-autora Emily Stevenson. “Esse sódio extra não é de rochas de silicato intemperizadas como outros estudos assumem, mas na verdade de argilas muito antigas que estão sendo erodidas nas bacias dos rios.”

Tipper e seu grupo de pesquisa estudaram oito dos maiores sistemas fluviais da Terra, uma missão envolvendo 16 temporadas de campo e milhares de análises de laboratório em busca de onde o sódio extra estava vindo.  

Eles encontraram a resposta em um 'gel' ensopado de argila e água - conhecido como piscina de troca catiônica - que é carregada por sedimentos de rio lamacentos.

O pool de troca é uma colmeia reativa de cátions - íons carregados positivamente como o sódio - que estão fracamente ligados às partículas de argila. Os cátions podem ser facilmente trocados do gel por outros elementos, como o cálcio na água do rio, um processo que pode levar apenas algumas horas.

Embora tenha sido descrito em solos desde a década de 1950, o papel que o reservatório de troca desempenha no fornecimento de sódio aos rios tem sido amplamente negligenciado.

“A composição química e isotópica das argilas na piscina de troca nos diz do que são feitas e de onde vêm”, disse o co-autor Alasdair Knight. “Sabemos que muitas das argilas carregadas por esses rios vêm de sedimentos antigos e sugerimos que parte do sódio do rio deve vir dessas argilas.”

As argilas foram originalmente formadas a partir da erosão continental há milhões de anos. Em sua jornada rio abaixo, eles coletaram cátions da água ao redor - sua piscina de troca pegando sódio ao chegar ao mar. Hoje, depois de serem erguidas do fundo do mar, essas antigas argilas - junto com seu sódio - estão sendo erodidas pelos rios modernos.

Esse sódio antigo, que pode sair das argilas na piscina de troca e entrar na água do rio, foi anteriormente confundido com os restos dissolvidos do intemperismo moderno.

“Gerar apenas um ponto de dados exigiu muito trabalho no laboratório e também tivemos que fazer muita matemática”, disse Stevenson. “É como desmisturar um bolo, usando uma abordagem forense para isolar os ingredientes-chave nos sedimentos, deixando para trás a piscina de troca e as argilas. As pessoas usam os mesmos métodos há muito tempo - e eles funcionam - mas conseguimos encontrar um ingrediente extra que fornece o sódio e precisamos dar conta disso. ”

“É graças ao trabalho árduo de muitos colaboradores e estudantes ao longo de muitos anos que nossas amostras tiveram o escopo para se familiarizar com este complexo processo químico em escala global”, disse Tipper.

Os cientistas agora não sabem o que mais poderia estar absorvendo o dióxido de carbono da Terra ao longo do tempo geológico. Não há candidatos certos - mas uma possibilidade controversa é que a vida está removendo carbono da atmosfera. Outra teoria é que a dissolução de silicato no fundo do oceano ou arcos vulcânicos pode ser importante. “As pessoas passaram décadas procurando nos continentes por intempéries - então talvez agora precisemos começar a expandir para onde olhamos”, disse Tipper.