A temperatura de um planeta estãoligada a  diversidade de vida que ele pode suportar. Os gea³logos do MIT agora reconstrua­ram uma linha do tempo da temperatura da Terra durante o ini­cio da era Paleoza³ica, entre 510 e 440 milhões de anos atrás - um período crucial quando os animais se tornaram abundantes em um mundo anteriormente dominado por micróbios.

Em um estudo publicado hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences , os pesquisadores registram quedas e picos na temperatura global durante o ini­cio do Paleoza³ico. Eles relatam que essas variações de temperatura coincidem com asmudanças na diversidade da vida no planeta: climas mais quentes favorecem a vida microbiana, enquanto temperaturas mais frias permitem que animais mais diversos floresa§am.

O novo registro, mais detalhado do que os cronogramas anteriores deste período, ébaseado na análise da equipe de lamas carbona¡ticas - um tipo comum de calca¡rio que se forma a partir de sedimentos ricos em carbonatos depositados no fundo do mar e compactados ao longo de centenas de milhões de anos.

"Agora que mostramos que vocêpode usar essas lamas carbona¡ticas como registros clima¡ticos, isso abre a porta para olhar para trás, para toda essa outra parte da história da Terra onde não háfa³sseis, quando as pessoas realmente não sabem muito sobre como era o clima ", diz o autor principal Sam Goldberg, um estudante de pós-graduação no Departamento de Ciências da Terra, Atmosfanãricas e Planeta¡rias (EAPS) do MIT.

Os coautores de Goldberg são Kristin Bergmann, D. Reid Weedon, Jr. Professor de Desenvolvimento de Carreira na EAPS, junto com Theodore Present da Caltech e Seth Finnegan da University of California em Berkeley.

Para estimar a temperatura da Terra hámuitos milhões de anos, os cientistas analisam fa³sseis, em particular, restos de antigos organismos com conchas que precipitaram da águado mar e cresceram ou afundaram no fundo do mar. Quando ocorre a precipitação, a temperatura da águacircundante pode alterar a composição das conchas, alterando a abunda¢ncia relativa de dois isãotopos de oxigaªnio: oxigaªnio-16 e oxigaªnio-18.

“Por exemplo, se o carbonato precipita a 4 graus Celsius, mais oxigaªnio-18 acaba no mineral, da mesma composição inicial da a¡gua, [em comparação com] o carbonato precipitando a 30 graus Celsius”, explica Bergmann. "Portanto, a proporção de oxigaªnio-18 para -16 aumenta conforme a temperatura esfria."

Desta forma, os cientistas usaram antigas conchas de carbonato para rastrear a temperatura da águado mar circundante - um indicador do clima geral da Terra - no momento em que as conchas precipitaram pela primeira vez. Mas essa abordagem levou os cientistas apenas atécerto ponto, atéos fa³sseis mais antigos.

“Ha¡ cerca de 4 bilhaµes de anos na história da Terra onde não havia conchas, então as conchas nos fornecem apenas o último capa­tulo”, diz Goldberg.

A mesma reação de precipitação em conchas também ocorre na lama carbona¡tica. Mas os gea³logos presumiram que o equila­brio do isãotopo nas lamas carbona¡ticas seria mais vulnera¡vel a smudanças químicas .

"As pessoas muitas vezes negligenciam a lama. Elas pensaram que se vocêtentar usa¡-la como um indicador de temperatura, pode estar olhando não para a temperatura original do oceano em que ela se formou, mas a temperatura de um processo que ocorreu mais tarde, quando a lama foi enterrado uma milha abaixo dasuperfÍcie ", diz Goldberg.

Para ver se as lamas carbona¡ticas podem preservar assinaturas de sua temperatura ambiente original, a equipe usou "geoquímica de isãotopos aglomerados", uma técnica usada no laboratório de Bergmann, que analisa sedimentos para aglutinar, ou emparelhar, dois isãotopos pesados: oxigaªnio-18 e carbono- 13 A probabilidade desses isãotopos formarem pares em lamas carbona¡ticas depende da temperatura, mas não éafetada pela química do oceano em que as lamas se formam.

A combinação desta análise com as medições tradicionais de isãotopos de oxigaªnio fornece restrições adicionais nas condições vividas por uma amostra entre sua formação original e o presente. A equipe concluiu que esta análise pode ser uma boa indicação de se as lamas carbona¡ticas permaneceram inalteradas em sua composição desde sua formação. Por extensão, isso pode significar que a proporção de oxigaªnio-18 para -16 em algumas lamas representa com precisão a temperatura original na qual as rochas se formaram, permitindo seu uso como um registro clima¡tico.

Os pesquisadores testaram sua ideia em amostras de lamas carbona¡ticas que extraa­ram de dois locais, um em Svalbard, um arquipanãlago no Oceano artico, e outro no oeste de Newfoundland. Ambos os locais são conhecidos por suas rochas expostas que datam do ini­cio da era Paleoza³ica.

Em 2016 e 2017, as equipes viajaram primeiro para Svalbard, depois Terra Nova, para coletar amostras de lamas carbona¡ticas de camadas de sedimentos depositados abrangendo um período de 70 milhões de anos, desde o Cambriano manãdio, quando os animais começam a florescer na Terra, atravanãs do Ordoviciano períodos da era paleoza³ica.

Quando eles analisaram as amostras para isãotopos aglomerados, eles descobriram que muitas das rochas haviam experimentado pouca mudança química desde sua formação. Eles usaram esse resultado para compilar as taxas de isãotopos de oxigaªnio das rochas de 10 diferentes locais do Paleoza³ico para calcular as temperaturas nas quais as rochas se formaram. As temperaturas calculadas da maioria desses locais foram semelhantes aos registros de temperatura fa³ssil de baixa resolução publicados anteriormente. No final, eles mapearam uma linha do tempo da temperatura durante o ini­cio do Paleoza³ico e compararam com o registro fa³ssil daquele período, para mostrar que a temperatura teve um grande efeito na diversidade da vida no planeta.

"Descobrimos que quando estava mais quente no final do Cambriano e no ini­cio do Ordoviciano, também havia um pico na abunda¢ncia microbiana", diz Goldberg. "A partir daa­ esfriou indo do Ordoviciano manãdio ao final, quando vemos fa³sseis de animais abundantes, antes que uma idade do gelo substancial termine o Ordoviciano. Anteriormente, as pessoas são podiam observar tendaªncias gerais usando fa³sseis. Como usamos um material muito abundante, nospoderia criar um registro de alta resolução e ver os altos e baixos definidos com mais clareza. "

A equipe agora estãoprocurando analisar lamas mais antigas, que datam de antes do aparecimento dos animais, para medir asmudanças de temperatura da Terra antes de 540 milhões de anos atrás.

“Para ir além de 540 milhões de anos atrás, temos que lutar com lamas carbona¡ticas , porque elas são realmente um dos poucos registros que temos para restringir o clima no passado distante”, diz Bergmann.