5,3 milhões de anos de segredos climáticos: as correntes antárticas revelam o pulso climático da Terra

Núcleos de sedimentos oceânicos revelam flutuações relacionadas ao clima na Corrente Circumpolar Antártica em épocas passadas.

A Corrente Circumpolar Antártica influencia significativamente a circulação global, o intercâmbio de calor e CO2 entre o oceano e a atmosfera e a estabilidade das camadas de gelo da Antártica. Uma colaboração de investigação global, liderada pelo Instituto Alfred Wegener e pelo Observatório Terrestre Lamont-Doherty, analisou sedimentos do Pacífico Sul para reconstruir a velocidade do fluxo da corrente ao longo dos últimos 5,3 milhões de anos.

Os seus dados mostram que durante os períodos glaciais, a corrente abrandou; durante os interglaciais, acelerou. Consequentemente, se o actual aquecimento global se intensificar no futuro, isso poderá significar que o Oceano Antártico armazena menos CO2 e que mais calor chega à Antárctida. O estudo acaba de ser divulgado na revista Natureza.

O que move 100 vezes mais água do que todos os rios da Terra juntos, mede 2.000 quilómetros de largura no seu ponto mais largo e se estende até ao fundo do mar? A Corrente Circumpolar Antártica (ACC). No passado, este sistema de correntes oceânicas, o mais poderoso da Terra, esteve sujeito a flutuações naturais substanciais, como revelaram análises recentes de núcleos de sedimentos. As fases mais frias no Plioceno e no Pleistoceno subsequente, durante as quais o ACC desacelerou, correlacionam-se com os avanços do manto de gelo da Antártida Ocidental. Nas fases mais quentes o ACC acelerou, acompanhado pelo recuo da camada de gelo.

“Essa perda de gelo pode ser atribuída ao aumento do transporte de calor para o sul”, diz o Dr. Frank Lamy, pesquisador da Divisão de Geologia Marinha do Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Pesquisa Polar e Marinha (AWI) e primeiro autor do o. Natureza estudar. “Um ACC mais forte significa que mais águas profundas e quentes atingem a borda da plataforma de gelo da Antártida.”

Resposta Climática e Coleta de Dados

“O ACC tem uma grande influência na distribuição de calor e no armazenamento de CO2 no oceano. Até recentemente, não estava claro como o ACC responde às flutuações climáticas e se as alterações no ACC compensavam ou amplificavam os efeitos do aquecimento”, diz Lamy. “Portanto, para melhorar as previsões do nosso clima futuro e da estabilidade do manto de gelo da Antártica usando simulações de computador, precisamos de dados paleo que possam nos dizer algo sobre a intensidade do ACC nas fases quentes anteriores da história da Terra.”

Para coletar esses dados, em 2019, uma expedição internacional liderada por Lamy e pela geoquímica Prof. Gisela Winckler do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, Universidade Columbia (EUA) aventurou-se no centro do Pacífico Sul a bordo do navio perfurador Resolução JOIDES. Lá, na zona subantártica, a equipe de pesquisa extraiu dois extensos testemunhos de perfuração, reunidos a uma profundidade de 3.600 metros. “Os locais de perfuração ficam nas proximidades de Point Nemo, o ponto da Terra mais distante de qualquer massa terrestre ou ilha, onde o ACC flui sem qualquer influência das massas continentais”, explica o professor Helge Arz, geólogo marinho do Instituto Leibniz. para Pesquisa do Mar Báltico em Warnemünde e um dos principais autores do estudo. “Usando os depósitos de sedimentos desta região, podemos reconstruir a velocidade média do fluxo no passado.”

Os núcleos de perfuração de 145 e 213 metros de profundidade no Pacífico Sul faziam parte do Programa Internacional de Descoberta dos Oceanos (IODP), cujo objetivo é desvendar a história da Terra com base em vestígios geoquímicos deixados em sedimentos marinhos e formações rochosas sob o fundo do mar. Eles foram precedidos por um extenso trabalho de reconhecimento realizado em várias expedições com o navio de pesquisa Polarstern. Os núcleos de sedimentos datam de 5,3 milhões de anos e abrangem três épocas inteiras:

• o Plioceno, durante o qual foi até três graus mais quente que hoje e a concentração atmosférica de CO2, superior a 400 ppm, foi semelhante à atual;
• o Pleistoceno, que começou há 2,6 milhões de anos e foi caracterizado pela alternância de eras glaciais (glaciais) e períodos quentes (interglaciais);
• e o Holoceno, um período quente que começou há cerca de 12 mil anos, após a última era glacial, e continua até o presente.

Com base nas camadas dos núcleos, que correspondem a diferentes épocas, os especialistas analisaram a distribuição do tamanho das partículas de sedimentos, que se depositam de forma diferente no fundo do mar, dependendo da velocidade do fluxo da água. Isto permitiu-lhes traçar a evolução do ACC desde o início do Plioceno, quando começou um arrefecimento prolongado do clima. Núcleos de sedimentos de cruzeiros Polarstern anteriores ao Pacífico Sul ofereceram pistas adicionais sobre a dinâmica do ACC.

Insights históricos de núcleos de sedimentos

As suas descobertas mostram que, até três milhões de anos atrás, no Plioceno, o ACC acelerou pela primeira vez à medida que a Terra arrefeceu gradualmente. Isto deveu-se a um crescente gradiente de temperatura entre o Equador e a Antártida, que produziu fortes ventos de oeste – o principal motor do ACC. Apesar do resfriamento prolongado, começou a desacelerar. “A mudança ocorreu num momento em que o clima e a circulação na atmosfera e no oceano sofreram grandes mudanças”, diz Frank Lamy. “Há 2,7 milhões de anos, no final do Plioceno, vastas extensões do Hemisfério Norte estavam cobertas de gelo e as camadas de gelo da Antártida expandiram-se. Isto deveu-se a mudanças nas correntes oceânicas, desencadeadas por processos tectónicos, juntamente com um arrefecimento a longo prazo do oceano e uma diminuição dos níveis atmosféricos de CO2.”

No que diz respeito aos últimos 800 mil anos, em que os níveis de CO2 atmosférico variaram entre 170 e 300 ppm, os investigadores conseguiram identificar uma estreita ligação entre a força do ACC e os ciclos glaciais: durante os períodos quentes, em que os níveis de CO2 atmosférico aumentaram, o a velocidade do fluxo aumentou em até 80% em comparação com a atual; durante as eras glaciais, diminuiu em até 50%. Ao mesmo tempo, durante as transições entre interglaciais e glaciais, houve uma mudança na posição do ACC e, portanto, na ressurgência de águas profundas ricas em nutrientes no Oceano Antártico, como revelaram as análises geoquímicas de sedimentos. Eles mostram que as conchas de silicato das diatomáceas – o fitoplâncton mais importante do Oceano Antártico – foram depositadas no fundo do mar mais a norte nas eras glaciais do que nos períodos quentes.

“Um ACC mais fraco e níveis mais baixos de CO2 atmosférico durante as eras glaciais do Pleistoceno indicam uma ressurgência menos pronunciada e mais estratificação no Oceano Antártico, ou seja, mais armazenamento de CO2”, diz Gisela Winckler. Devido às alterações climáticas antropogénicas, conclui o estudo, o ACC poderá tornar-se mais forte no futuro. Isto poderia impactar o equilíbrio de CO2 do Oceano Antártico e levar ao derretimento acelerado do gelo da Antártica.

Antecedentes: a Corrente Circumpolar Antártica

Como uma corrente circular que flui no sentido horário ao redor da Antártica, a Corrente Circumpolar Antártica (ACC) conecta os oceanos Atlântico, Pacífico e Índico. Como tal, desempenha um papel fundamental na circulação oceânica global e, através da correia transportadora atlântica, influencia, em última análise, o clima na Europa. Impulsionado pelos poderosos ventos de oeste da zona subantártica e pelas diferenças de temperatura e salinidade entre as regiões subtropicais e o Oceano Antártico, o ACC forma uma barreira para as águas superficiais quentes das regiões subtropicais em seu caminho para a Antártica. Ao mesmo tempo, águas profundas comparativamente quentes do Atlântico e do Pacífico fluem para ele.

Grandes giros oceânicos que se formam no ACC e vagam para o sul, juntamente com a ressurgência de águas profundas, transportam calor para as plataformas de gelo na margem continental, especialmente no setor Pacífico da Antártica. Além disso, a ressurgência produzida pelo ACC traz nutrientes para a superfície, o que impulsiona o crescimento de algas, ao mesmo tempo que amplifica a exportação de carbono biológico para o mar profundo no processo – mas também o transporte de CO2, que é libertado para a atmosfera.