O planalto Tassili N'Ajjer, na Argélia, é o maior parque nacional da África. Entre suas vastas formações de arenito está talvez o maior museu de arte do mundo. Ali estão expostas mais de 15.000 gravuras e pinturas, algumas com até 11.000 anos de idade, de acordo com técnicas de datação científica, representando um registro etnológico e climatológico único da região.

Curiosamente, porém, estas imagens não retratam a paisagem árida e árida que hoje está presente em Tassili N'Ajjer. Em vez disso, retratam uma savana vibrante habitada por elefantes, girafas, rinocerontes e hipopótamos. Esta arte rupestre é um registro importante das condições ambientais passadas que prevaleceram no Saara, o maior deserto quente do mundo .

Estas imagens retratam um período de aproximadamente 6.000 a 11.000 anos atrás chamado Saara Verde ou Período Úmido do Norte da África . Há evidências climatológicas generalizadas de que durante este período o Sahara apoiou ecossistemas de savana arborizada e numerosos rios e lagos onde hoje são a Líbia, o Níger, o Chade e o Mali.

Esta ecologização do Saara não aconteceu nenhuma vez. Usando sedimentos marinhos e lacustres, os cientistas identificaram mais de 230 destes greenings que ocorrem aproximadamente a cada 21.000 anos nos últimos oito milhões de anos. Estes eventos de ecologização proporcionaram corredores com vegetação que influenciaram a distribuição e evolução das espécies, incluindo as migrações de humanos antigos para fora de África.

Estas dramáticas áreas verdes teriam exigido uma reorganização em grande escala do sistema atmosférico para trazer chuvas para esta região hiperárida. Mas a maioria dos modelos climáticos não foi capaz de simular o quão dramáticos foram estes acontecimentos.

Como equipa de modeladores climáticos e antropólogos, superámos este obstáculo . Desenvolvemos um modelo climático que simula com mais precisão a circulação atmosférica sobre o Saara e os impactos da vegetação nas chuvas.

Identificamos porque é que o Norte de África se tornou verde aproximadamente a cada 21 mil anos ao longo dos últimos oito milhões de anos. Foi causado por mudanças na precessão orbital da Terra – a ligeira oscilação do planeta durante a rotação. Isso aproxima o Hemisfério Norte do Sol durante os meses de verão.

Isso causou verões mais quentes no Hemisfério Norte, e o ar mais quente é capaz de reter mais umidade. Isto intensificou a força do sistema de monções da África Ocidental e deslocou o cinturão de chuva africano para o norte. Isto aumentou as chuvas no Saara, resultando na propagação de savanas e pastagens arborizadas por todo o deserto, dos trópicos ao Mediterrâneo, proporcionando um vasto habitat para plantas e animais.

Nossos resultados demonstram a sensibilidade do Deserto do Saara às mudanças climáticas do passado. Eles explicam como esta sensibilidade afeta as chuvas no norte de África. Isto é importante para compreender as implicações das atuais alterações climáticas (impulsionadas pelas atividades humanas). As temperaturas mais altas no futuro também poderão aumentar a força das monções, com impactos locais e globais.

O fato de os períodos mais húmidos no Norte de África terem ocorrido a cada 21 mil anos ou mais é uma grande pista sobre o que os causa: variações na órbita da Terra. Devido às influências gravitacionais da Lua e de outros planetas do nosso sistema solar, a órbita da Terra em torno do Sol não é constante. Possui variações cíclicas em escalas de tempo de vários mil anos. Esses ciclos orbitais são denominados ciclos de Milankovitch ; eles influenciam a quantidade de energia que a Terra recebe do sol.

Em ciclos de 100.000 anos, a forma da órbita da Terra (ou excentricidade ) muda entre circular e oval, e em ciclos de 41.000 anos a inclinação do eixo da Terra varia (denominada obliquidade ). Os ciclos de excentricidade e obliquidade são responsáveis por impulsionar as eras glaciais dos últimos 2,4 milhões de anos.

O terceiro ciclo de Milankovitch é a precessão . Isto diz respeito à oscilação da Terra no seu eixo, que varia numa escala de tempo de 21.000 anos. A semelhança entre o ciclo de precessão e o tempo dos períodos úmidos indica que a precessão é o seu fator dominante. A precessão influencia os contrastes sazonais, aumentando-os num hemisfério e reduzindo-os noutro. Durante os verões mais quentes do Hemisfério Norte, um consequente aumento das chuvas de verão no Norte de África teria iniciado uma fase úmida, resultando na propagação da vegetação por toda a região.

Em nosso estudo também identificamos que os períodos úmidos não ocorreram durante as eras glaciais, quando grandes mantos de gelo glaciais cobriam grande parte das regiões polares. Isso ocorre porque essas vastas camadas de gelo resfriaram a atmosfera. O arrefecimento contrariou a influência da precessão e suprimiu a expansão do sistema de monções africano.

As eras glaciais são impulsionadas pelo ciclo de excentricidade, que determina quão circular é a órbita da Terra em torno do sol. Assim, as nossas descobertas mostram que a excentricidade influencia indiretamente a magnitude dos períodos úmidos através da sua influência nas camadas de gelo. Isto destaca, pela primeira vez, uma importante ligação entre estas regiões distantes de alta latitude e tropicais.

O Saara funciona como um portão. Controla a dispersão de espécies entre o norte e a África Subsaariana, e dentro e fora do continente. O portão estava aberto quando o Saara estava verde e fechado quando prevaleciam os desertos. Nossos resultados revelam a sensibilidade desta porta à órbita da Terra ao redor do Sol. Eles também mostram que as camadas de gelo em altas latitudes podem ter restringido a dispersão de espécies durante os períodos glaciais dos últimos 800 mil anos.

A nossa capacidade de modelar os períodos úmidos africanos ajuda-nos a compreender a alternância das fases húmidas e áridas. Isto teve consequências importantes para a dispersão e evolução das espécies, incluindo os humanos, dentro e fora de África. Além disso, fornece uma ferramenta para compreender a futura ecologização em resposta às alterações climáticas e ao seu impacto ambiental.

Modelos refinados poderão, no futuro, ser capazes de identificar como o aquecimento climático influenciará as chuvas e a vegetação na região do Saara, e as implicações mais amplas para a sociedade.