Quase um quarto da terra no hemisfanãrio norte, totalizando cerca de 9 milhões de milhas quadradas, écoberto com permafrost - solo, sedimentos e rochas que ficam congelados por anos a fio. Vastas extensaµes de permafrost podem ser encontradas no Alasca, na Sibanãria e no artico canadense, onde temperaturas persistentemente congelantes mantiveram o carbono, na forma de pedaço s decompostos de plantas e animais, preso no solo.

Os cientistas estimam que mais de 1.400 gigatoneladas de carbono estãopresos no permafrost da Terra . Amedida que as temperaturas globais sobem e o permafrost descongela, este reservata³rio congelado pode potencialmente escapar para a atmosfera como dia³xido de carbono e metano, amplificando significativamente a mudança climática. No entanto, pouco se sabe sobre a estabilidade do permafrost, hoje ou no passado.

Agora, gea³logos do MIT, do Boston College e de outros lugares reconstrua­ram a história do permafrost nos últimos 1,5 milha£o de anos. Os pesquisadores analisaram depa³sitos em cavernas em locais em todo o oeste do Canada¡ e encontraram evidaªncias de que, entre 1,5 milha£o e 400.000 anos atrás, o permafrost estava sujeito ao degelo, mesmo em altas latitudes a¡rticas. Desde então, no entanto, o degelo do permafrost foi limitado a s regiaµes suba¡rticas.

Os resultados, publicados na Science Advances , sugerem que o permafrost do planeta mudou para um estado mais esta¡vel nos últimos 400.000 anos e estãomenos susceta­vel ao degelo desde então. Nesse estado mais esta¡vel, o permafrost provavelmente reteve muito do carbono que acumulou durante esse tempo, tendo poucas oportunidades de libera¡-lo gradualmente.

"A estabilidade dos últimos 400.000 anos pode realmente trabalhar contra nós, pois permitiu que o carbono se acumulasse continuamente no permafrost ao longo deste tempo. O derretimento agora pode levar a liberações substancialmente maiores de carbono na atmosfera do que no passado", diz o estudo coautor David McGee, professor associado do Departamento de Ciências da Terra, Atmosfanãricas e Planeta¡rias do MIT.

Os coautores de McGee são Ben Hardt e Irit Tal no MIT; Nicole Biller-Celander, Jeremy Shakun e Corinne Wong no Boston College; Alberto Reyes, da Universidade de Alberta; Bernard Lauriol, da Universidade de Ottawa; e Derek Ford na Universidade McMaster.

Pera­odos de aquecimento anterior são considerados períodos interglaciais ou períodos entre eras glaciais globais. Essas janelas geologicamente curtas podem aquecer o permafrost o suficiente para descongelar. Sinais de degelo do antigo permafrost podem ser vistos em estalagmites e outros depa³sitos minerais deixados para trás conforme a águase move pelo solo e para dentro das cavernas. Essas cavernas, particularmente nas altas latitudes a¡rticas, são frequentemente remotas e de difa­cil acesso e, como resultado, pouco se sabe sobre a história do permafrost e sua estabilidade no passado em climas quentes.

No entanto, em 2013, pesquisadores da Universidade de Oxford conseguiram amostrar depa³sitos de cavernas em alguns locais da Sibanãria; sua análise sugeriu que o degelo do permafrost foi generalizado por toda a Sibanãria antes de 400.000 anos atrás. Desde então, os resultados mostraram uma faixa muito reduzida de degelo do permafrost.

Shakun e Biller-Celander questionaram se a tendaªncia em direção a um permafrost mais esta¡vel era global e procuraram realizar estudos semelhantes no Canada¡ para reconstruir a história do permafrost la¡. Eles se uniram aos cientistas pioneiros de cavernas Lauriol e Ford, que forneceram amostras de depa³sitos em cavernas que coletaram ao longo dos anos em três regiaµes distintas de permafrost: o sul das Montanhas Rochosas canadenses, o Parque Nacional Nahanni nos Territa³rios do Noroeste e o norte de Yukon.

No total, a equipe obteve 74 amostras de espeleotemas, ou seções de estalagmites, estalactites e pedras de fluxo, de pelo menos cinco cavernas em cada regia£o, representando várias profundidades de cavernas, geometrias e histórias glaciais. Cada caverna amostrada foi localizada em encostas expostas que foram provavelmente as primeiras partes da paisagem permafrost a descongelar com o aquecimento.

As amostras foram enviadas para o MIT, onde McGee e seu laboratório usaram técnicas precisas de geocronologia para determinar as idades das camadas de cada amostra, cada camada refletindo um período de degelo do permafrost.

“Cada espeleotema foi depositado ao longo do tempo como cones de tra¢nsito empilhados”, diz McGee. "Comea§amos com as camadas mais externas e mais jovens, atéo momento mais recente em que o permafrost degelou."

McGee e seus colegas usaram técnicas de geocronologia de ura¢nio / ta³rio para datar as camadas de cada espeleotema. A técnica de datação se baseia no processo natural de decomposição do ura¢nio em seu isãotopo filho, o ta³rio 230, e no fato de que o ura¢nio ésolaºvel em a¡gua, enquanto o ta³rio não anã.

“Nas rochas acima da caverna, conforme as a¡guas se infiltram, elas acumulam ura¢nio e deixam o ta³rio para trás”, explica McGee. "Uma vez que a águachega a superfÍcie da estalagmite e precipita no tempo zero, vocêtem ura¢nio, e não ta³rio. Então, gradualmente, o ura¢nio se decompaµe e produz ta³rio."

A equipe perfurou pequenas quantidades de cada amostra e as dissolveu por meio de várias etapas químicas para isolar o ura¢nio e o ta³rio. Em seguida, eles executaram os dois elementos em um espectra´metro de massa para medir suas quantidades, a proporção que usaram para calcular a idade de uma determinada camada.

A partir de sua análise, os pesquisadores observaram que as amostras coletadas no Yukon e nos locais mais distantes do norte continham amostras com não menos que 400.000 anos de idade, sugerindo que o degelo do permafrost não ocorreu nesses locais desde então.

"Pode ter ocorrido algum degelo superficial , mas em termos de toda a rocha acima da caverna sendo degelada, isso não ocorria nos últimos 400.000 anos e era muito mais comum antes disso", diz McGee.

Os resultados sugerem que o permafrost da Terra era muito menos esta¡vel antes de 400.000 anos atrás e estava mais sujeito ao degelo, mesmo durante os períodos interglaciais quando os na­veis de temperatura e dia³xido de carbono atmosfanãrico estavam no mesmoníveldos na­veis modernos, como outro trabalho mostrou.

"Ver essa evidência de um artico muito menos esta¡vel antes de 400.000 anos atrás sugere que mesmo sob condições semelhantes, o artico pode ser um lugar muito diferente", disse McGee. "Isso levanta questões para mim sobre o que fez o artico mudar para uma condição mais esta¡vel, e o que pode fazer com que saia dessa condição."