Um estudo conduzido pela UC Riverside, usando antigas conchas de foraminíferos de águas profundas, revelou que episódios de calor extremo no passado da Terra levaram à redução da circulação oceânica profunda, o que é crucial para a distribuição global de calor e o armazenamento de carbono. As condições mais quentes do início do Eocénico e o aumento dos níveis de CO2 proporcionam uma antevisão potencial das futuras alterações climáticas se as actuais emissões de carbono continuarem inabaláveis. Crédito: Naturlink
Um novo estudo da UC Riverside mostra que episódios históricos de calor extremo fizeram com que a troca entre as águas superficiais e as águas profundas do oceano desacelerasse.
Este processo, muitas vezes referido como “correia transportadora global”, redistribui o calor por todo o globo através do movimento das águas oceânicas, tornando habitáveis grandes porções do planeta.
Em seu estudo, publicado recentemente em Anais da Academia Nacional de Ciências, os investigadores usaram conchas fossilizadas recuperadas de antigos sedimentos do fundo do mar para descobrir como a correia transportadora respondeu a episódios de calor extremo há 50 milhões de anos. Naquela altura, o clima da Terra assemelhava-se às condições previstas para o final deste século, se não fossem tomadas medidas significativas para reduzir as emissões de carbono.
Circulação Oceânica: Regulação Climática e Armazenamento de Carbono
Os oceanos desempenham um papel crucial na regulação do clima da Terra. Eles movem a água quente do equador em direção aos pólos norte e sul, equilibrando as temperaturas do planeta. Sem este sistema de circulação, os trópicos seriam muito mais quentes e os pólos muito mais frios. As mudanças neste sistema estão ligadas a alterações climáticas significativas e abruptas.
Além disso, os oceanos desempenham um papel crítico na remoção do dióxido de carbono antropogénico da atmosfera. “Os oceanos são de longe o maior reservatório permanente de carbono na superfície da Terra atualmente”, disse a primeira autora Sandra Kirtland Turner, vice-presidente do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da UCR.
“Hoje, os oceanos contêm quase 40 biliões de toneladas de carbono – mais de 40 vezes a quantidade de carbono na atmosfera. Os oceanos também absorvem cerca de um quarto das emissões antropogénicas de CO2”, disse Kirtland Turner. “Se a circulação oceânica diminuir, a absorção de carbono no oceano também poderá diminuir, amplificando a quantidade de CO2 que permanece na atmosfera.”
As conchas de foraminíferos ajudaram os cientistas a montar uma imagem do movimento dos oceanos durante o período Eoceno, onde os altos níveis de carbono atmosférico causaram a desaceleração da troca de águas oceânicas. Crédito: Marci Robinson, USGS
Insights históricos e implicações futuras
Estudos anteriores mediram mudanças na circulação oceânica no passado geológico mais recente da Terra, como a saída da última era glacial; no entanto, eles não se aproximam dos níveis de CO2 atmosférico ou do aquecimento que está acontecendo no planeta hoje. Outros estudos fornecem a primeira evidência de que a circulação oceânica profunda, particularmente no Atlântico Norte, já está começando a desacelerar.
Para prever como a circulação oceânica responde ao aquecimento global provocado pelos gases com efeito de estufa, a equipa de investigação olhou para o início do Eoceno, entre cerca de 49 e 53 milhões de anos atrás. A Terra era então muito mais quente do que hoje, e essa linha de base de alto calor foi pontuada por picos de CO2 e de temperatura chamados hipertérmicos.
Durante esse período, a profundidade do oceano atingiu até 12 graus Celsius mais quente do que é hoje. Durante as hipertérmicas, os oceanos aqueceram mais 3 graus Celsius.
“Embora a causa exata dos eventos hipertérmicos seja debatida e eles tenham ocorrido muito antes da existência dos humanos, esses eventos hipertérmicos são os melhores análogos que temos para as futuras mudanças climáticas”, disse Kirtland Turner.
Sandra Kirtland Turner, da UC Riverside, e uma amostra de sedimentos oceânicos. Crédito: Programa Integrado de Perfuração Oceânica
Foraminíferos: pequenos indicadores de oceanos antigos
Ao analisar pequenas conchas fósseis de diferentes locais do fundo do mar em todo o mundo, os investigadores reconstruíram padrões de circulação oceânica profunda durante estes eventos hipertérmicos. As conchas são de microrganismos chamados foraminíferos, que podem ser encontrados vivendo em todos os oceanos do mundo, tanto na superfície quanto no fundo do mar. Eles têm aproximadamente o tamanho de um ponto final no final de uma frase.
“À medida que as criaturas constroem as suas conchas, elas incorporam elementos dos oceanos, e podemos medir as diferenças na química dessas conchas para reconstruir amplamente informações sobre as antigas temperaturas dos oceanos e padrões de circulação”, disse Kirtland Turner.
As próprias conchas são feitas de carbonato de cálcio. Os isótopos de oxigênio no carbonato de cálcio são indicadores das temperaturas da água em que os organismos cresceram e da quantidade de gelo no planeta na época.
Os pesquisadores também examinaram isótopos de carbono nas conchas, que refletem a idade da água onde as conchas foram coletadas, ou há quanto tempo a água está isolada da superfície do oceano. Desta forma, eles podem reconstruir padrões de movimento das águas profundas do oceano.
Os foraminíferos não podem fotossintetizar, mas suas conchas indicam o impacto da fotossíntese de outros organismos próximos, como o fitoplâncton. “A fotossíntese ocorre apenas na superfície do oceano, então a água que esteve recentemente na superfície tem um sinal rico em carbono-13 que é refletido nas conchas quando essa água desce para o fundo do oceano”, disse Kirtland Turner.
“Por outro lado, a água que esteve isolada da superfície durante muito tempo acumulou relativamente mais carbono-12 à medida que os restos de organismos fotossintéticos afundam e se decompõem. Portanto, a água mais antiga tem relativamente mais carbono-12 em comparação com a água ‘jovem’.”
Modelos climáticos e previsões modernas
Os cientistas costumam fazer previsões sobre a circulação oceânica hoje em dia usando modelos climáticos computacionais. Eles usam estes modelos para responder à pergunta: ‘Como é que o oceano vai mudar à medida que o planeta continua a aquecer?’ Esta equipa utilizou de forma semelhante modelos para simular a resposta do antigo oceano ao aquecimento. Eles então usaram a análise de conchas de foraminíferos para ajudar a testar os resultados de seus modelos climáticos.
Durante o Eoceno, havia cerca de 1.000 partes por milhão (ppm) de dióxido de carbono na atmosfera, o que contribuiu para as altas temperaturas daquela época. Hoje, a atmosfera contém cerca de 425 ppm.
No entanto, os seres humanos emitem quase 37 mil milhões de toneladas de CO2 na atmosfera todos os anos; se estes níveis de emissão continuarem, condições semelhantes às do Eoceno Inferior poderão ocorrer até ao final deste século. Portanto, Kirtland Turner argumenta que é imperativo fazer todos os esforços para reduzir as emissões.
“Não é uma situação de tudo ou nada”, disse ela. “Cada mudança incremental é importante quando se trata de emissões de carbono. Mesmo pequenas reduções de CO2 se correlacionam com menos impactos, menos perda de vidas e menos mudanças no mundo natural.”
