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Estudo: Um mergulho na luz solar que pode ter desencadeado - Terras da Bola de Neve
As descobertas também sugerem que exoplanetas localizados em zonas habitáveis ​​podem ser suscetíveis às eras glaciais.
Por Jennifer Chu - 01/08/2020


O gatilho para as eras glaciais globais do “Snowball Earth” pode ter sido a queda da luz solar que ocorreu rapidamente, em termos geológicos, de acordo com um estudo do MIT.
Imagem: Wikimedia, Oleg Kuzn

Pelo menos duas vezes na história da Terra, quase todo o planeta estava envolto em uma camada de neve e gelo. Esses dramáticos eventos da “Terra das bolas de neve” ocorreram em rápida sucessão, em torno de 700 milhões de anos atrás, e as evidências 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 único tenha sido identificado, supõe-se que o que desencadeou os congelamentos temporários deve ter feito isso de uma maneira que levasse o planeta a um limiar crítico, como reduzir a luz solar recebida ou o dióxido de carbono atmosférico a níveis 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 lançada na era glacial global quando o nível de radiação solar que recebe muda rapidamente em um período geologicamente curto. A quantidade de radiação solar não precisa cair para um ponto de limiar específico; contanto que a diminuição da luz solar recebida ocorra mais rapidamente do que uma taxa crítica, ocorrerá uma glaciação temporária, 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 à superfície, como erupções vulcânicas generalizadas ou formação de nuvens induzidas biologicamente que poderia ter bloqueado significativamente os raios do sol. 

As descobertas também podem se aplicar à busca de vida em outros planetas. Os pesquisadores têm procurado encontrar exoplanetas dentro da zona habitável - 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 habitável, os planetas semelhantes à Terra podem ser mais suscetíveis às eras glaciais globais do que se pensava anteriormente.

"Você poderia ter um planeta que ficasse bem dentro da zona habitável clássica, mas se a luz do sol mudar muito rápido, você poderia obter uma Terra de bolas de neve", diz o principal autor Constantin Arnscheidt, estudante de graduação do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT (EAPS). "O que isso destaca é a noção de que há muito mais nuances no conceito de habitabilidade".

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

Uma bola de neve em fuga

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: À medida que a luz solar é reduzida, o gelo se expande dos pólos para o equador. À medida que mais gelo cobre o globo, o planeta se torna mais reflexivo ou mais alto em albedo, que esfria ainda mais a superfície 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 temporária, devido ao ciclo de carbono do planeta. Quando o planeta não está coberto de gelo, os níveis de dióxido de carbono na atmosfera são um pouco controlados pelo intemperismo de rochas e minerais. Quando o planeta está coberto de gelo, o clima é bastante reduzido, de modo que o dióxido 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 equilíbrio 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 implícita da radiação solar", diz Arnscheidt. "Mas geralmente é estudado 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 certas mudanças no clima ocorreram, tinham um papel importante no desencadeamento de eventos, como extinções em massa anteriores.

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

"Cuidado com a velocidade"

Os pesquisadores desenvolveram um modelo matemático simples do sistema climático da Terra que inclui equações para representar as relações entre a radiação solar de entrada e saída, a temperatura da superfície da Terra, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera e os efeitos do clima na absorção e armazenamento de dióxido de carbono atmosférico. Os pesquisadores foram capazes de ajustar cada um desses parâmetros 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 diminuísse rapidamente, a uma taxa mais rápida que uma taxa crítica, em vez de atingir um limiar crítico ou um nível específico de luz solar. Há alguma incerteza sobre exatamente qual seria essa taxa crítica, pois o modelo é uma 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.

"É razoável supor que glaciações passadas foram induzidas por mudanças geologicamente rápidas na radiação solar", diz Arnscheidt.

Os mecanismos específicos que podem ter escurecido rapidamente o céu por dezenas de milhares de anos ainda estão em debate. Uma possibilidade é que vulcões difundidos possam ter expelido aerossóis na atmosfera, bloqueando a entrada de luz solar em todo o mundo. Outra é que 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 prováveis ​​para as eras glaciais da Terra.

"Embora a humanidade não desencadeie uma glaciação de bola de neve em nossa trajetória climática atual, a existência de um 'ponto de inflexão 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 inflexão induzidos pela taxa que podem ser desencadeados pelo aquecimento antropogênico. Identificá-las e restringir suas taxas críticas é uma meta que vale a pena para futuras pesquisas. ”

Esta pesquisa foi financiada, em parte, pelo MIT Lorenz Center.

 

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