Pelo menos duas vezes na história da Terra, quase todo o planeta estava envolto em uma camada de neve e gelo. Esses drama¡ticos eventos da “Terra das bolas de neve” ocorreram em rápida sucessão, em torno de 700 milhões de anos atrás, e as evidaªncias sugerem que as idades glaciais globais consecutivas prepararam o terreno para a subsequente explosão de vida complexa e multicelular na Terra.

Os cientistas consideraram vários cenários para o que pode ter levado o planeta a cada era glacial. Embora nenhum processo de condução aºnico tenha sido identificado, supaµe-se que o que desencadeou os congelamentos tempora¡rios deve ter feito isso de uma maneira que levasse o planeta a um limiar cra­tico, como reduzir a luz solar recebida ou o dia³xido de carbono atmosfanãrico a na­veis baixos o suficiente para definir uma expansão global de gelo.

Mas os cientistas do MIT agora dizem que o Snowball Earths provavelmente foi o produto de "glaciações induzidas pela taxa". Ou seja, eles descobriram que a Terra pode ser lana§ada na era glacial global quando onívelde radiação solar que recebe muda rapidamente em um período geologicamente curto. A quantidade de radiação solar não precisa cair para um ponto de limiar especa­fico; contanto que a diminuição da luz solar recebida ocorra mais rapidamente do que uma taxa cra­tica, ocorrera¡ uma glaciação tempora¡ria, ou Snowball Earth.

Essas descobertas, publicadas hoje no Proceedings of the Royal Society A, sugerem que o que desencadeou as eras glaciais da Terra provavelmente envolveu processos que reduziram rapidamente a quantidade de radiação solar que vem a superfÍcie, como erupções vulcânica s generalizadas ou formação de nuvens induzidas biologicamente que poderia ter bloqueado significativamente os raios do sol. 

As descobertas também podem se aplicar a  busca de vida em outros planetas. Os pesquisadores tem procurado encontrar exoplanetas dentro da zona habita¡vel - uma distância de sua estrela que estaria dentro de uma faixa de temperatura que poderia sustentar a vida. O novo estudo sugere que esses planetas, como a Terra, também podem congelar temporariamente se o clima mudar abruptamente. Mesmo que estejam dentro de uma zona habita¡vel, os planetas semelhantes a  Terra podem ser mais suscetíveis a s eras glaciais globais do que se pensava anteriormente.

"Vocaª poderia ter um planeta que ficasse bem dentro da zona habita¡vel cla¡ssica, mas se a luz do sol mudar muito rápido, vocêpoderia obter uma Terra de bolas de neve", diz o principal autor Constantin Arnscheidt, estudante de graduação do Departamento de Ciências da Terra, Atmosfanãricas e Planeta¡rias do MIT (EAPS). "O que isso destaca éa noção de que hámuito mais nuances no conceito de habitabilidade".

Arnscheidt foi coautor do artigo com Daniel Rothman, professor de geofa­sica da EAPS e co-fundador e co-diretor do Lorenz Center.

Independentemente dos processos específicos que desencadearam glaciações passadas, os cientistas geralmente concordam que o Snowball Earths surgiu de um efeito "descontrolado" envolvendo um feedback do albedo de gelo: Amedida que a luz solar éreduzida, o gelo se expande dos pa³los para o equador. Amedida que mais gelo cobre o globo, o planeta se torna mais reflexivo ou mais alto em albedo, que esfria ainda mais asuperfÍcie para que mais gelo se expanda. Eventualmente, se o gelo atingir uma certa extensão, isso se torna um processo descontrolado, resultando em uma glaciação global.

As eras glaciais globais na Terra são de natureza tempora¡ria, devido ao ciclo de carbono do planeta. Quando o planeta não estãocoberto de gelo, os na­veis de dia³xido de carbono na atmosfera são um pouco controlados pelo intemperismo de rochas e minerais. Quando o planeta estãocoberto de gelo, o clima ébastante reduzido, de modo que o dia³xido de carbono se acumula na atmosfera, criando um efeito estufa que eventualmente derrete o planeta fora de sua era glacial.

Os cientistas geralmente concordam que a formação de Snowball Earths tem algo a ver com o equila­brio entre a luz solar recebida, o feedback do albedo no gelo e o ciclo global do carbono.

"Existem muitas ideias para o que causou essas glaciações globais, mas todas elas realmente se resumem a alguma modificação impla­cita da radiação solar", diz Arnscheidt. "Mas geralmente éestudado no contexto de ultrapassar um limite".

Ele e Rothman já haviam estudado outros períodos da história da Terra, nos quais a velocidade, ou a taxa em que certasmudanças no clima ocorreram, tinham um papel importante no desencadeamento de eventos, como extinções em massa anteriores.

“No decorrer deste exerca­cio, percebemos que havia uma maneira imediata de fazer uma observação sanãria, aplicando essas ideias de gorjeta induzida pela taxa, no Snowball Earth e na habitabilidade”, diz Rothman.

Os pesquisadores desenvolveram um modelo matema¡tico simples do sistema clima¡tico da Terra que inclui equações para representar as relações entre a radiação solar de entrada e saa­da, a temperatura dasuperfÍcie da Terra, a concentração de dia³xido de carbono na atmosfera e os efeitos do clima na absorção e armazenamento de dia³xido de carbono atmosfanãrico. Os pesquisadores foram capazes de ajustar cada um desses parametros para observar quais condições geravam uma Terra de Bola de Neve.

Por fim, eles descobriram que um planeta tinha mais probabilidade de congelar se a radiação solar recebida diminua­sse rapidamente, a uma taxa mais rápida que uma taxa cra­tica, em vez de atingir um limiar crítico ou umnívelespeca­fico de luz solar. Ha¡ alguma incerteza sobre exatamente qual seria essa taxa cra­tica, pois o modelo éuma representação simplificada do clima da Terra. No entanto, Arnscheidt estima que a Terra precisaria experimentar uma queda de cerca de 2% na entrada de luz solar durante um período de cerca de 10.000 anos para se aproximar de uma era glacial global.

"a‰ razoa¡vel supor que glaciações passadas foram induzidas pormudanças geologicamente rápidas na radiação solar", diz Arnscheidt.

Os mecanismos específicos que podem ter escurecido rapidamente o canãu por dezenas de milhares de anos ainda estãoem debate. Uma possibilidade éque vulcaµes difundidos possam ter expelido aerossãois na atmosfera, bloqueando a entrada de luz solar em todo o mundo. Outra éque as algas primitivas podem ter desenvolvido mecanismos que facilitaram a formação de nuvens refletoras da luz. Os resultados deste novo estudo sugerem que os cientistas podem considerar processos como esses, que reduzem rapidamente a radiação solar recebida, como disparadores mais prova¡veis ​​para as eras glaciais da Terra.

"Embora a humanidade não desencadeie uma glaciação de bola de neve em nossa trajeta³ria climática atual, a existaªncia de um 'ponto de inflexa£o induzido pela taxa' em escala global ainda pode continuar sendo motivo de preocupação", ressalta Arnscheidt. “Por exemplo, ele nos ensina que devemos ter cuidado com a velocidade com que estamos modificando o clima da Terra, não apenas com a magnitude da mudança. Pode haver outros pontos de inflexa£o induzidos pela taxa que podem ser desencadeados pelo aquecimento antropogaªnico. Identifica¡-las e restringir suas taxas cra­ticas éuma meta que vale a pena para futuras pesquisas. ”