Os вулcões costumam ser associados a episódios breves de perturbação climática, mas uma nova investigação sugere que as suas cinzas também podem contribuir para um arrefecimento de longo prazo.
Um estudo de erupções antigas nos Andes mostra como a cinza que cai no oceano pode desencadear alterações biológicas que se propagam por toda a cadeia alimentar marinha.
Essas mudanças podem retirar dióxido de carbono da atmosfera e armazená-lo nas profundezas do oceano, revelando um processo natural poderoso que pode moldar o clima ao longo de milhões de anos.
Ler o registo oculto da Terra
Sedimentos ricos em cinzas e registos fósseis ao longo das margens do Oceano Austral preservam um registo estreitamente alinhado de pulsos vulcânicos, florescimentos de algas e transformações marinhas em larga escala.
Ao seguir esses sinais através de depósitos geológicos, Mark Clementz, da Universidade do Wyoming, ligou diretamente erupções andinas repetidas a mudanças na produtividade oceânica e no carbono atmosférico.
O mesmo intervalo mostra um aumento da abundância de algas e uma descida dos níveis de dióxido de carbono a ocorrerem em paralelo com cada fase principal de atividade vulcânica.
Esse alinhamento aponta para uma resposta oceânica sustentada, e não para acontecimentos isolados, o que levanta a necessidade de explicar como as cinzas poderiam desencadear, repetidamente, efeitos biológicos e climáticos tão vastos.
Quando as cinzas vulcânicas alimentam o mar
Erupções explosivas lançaram cinzas com ferro, fósforo e silício para as águas em torno da Antártida, onde até pequenas carências podem travar quantidades enormes de crescimento.
O ferro, o fósforo e o silício favorecem especialmente as diatomáceas, algas microscópicas com carapaças vítreas que respondem por cerca de um quinto da produção primária global.
Experiências clássicas mostraram que o ferro adicional pode desencadear florescimentos nas águas do Oceano Austral quando outros nutrientes já estão presentes.
Mais crescimento na base do oceano significou mais alimento acima dela, preparando as alterações ecológicas em maior escala preservadas nos fósseis.
Da superfície ao oceano profundo
À medida que os florescimentos de algas se expandiam, mais carbono passava das águas superficiais para o oceano escuro que se encontra abaixo.
Os oceanógrafos chamam a esta transferência descendente bomba biológica – o processo que envia carbono da superfície para baixo à medida que matéria viva se afunda.
Quando parte desse material alcança águas profundas ou lodo, permanece menos dióxido de carbono no ar. Um único florescimento dissipa-se depressa, mas pulsos repetidos podem continuar a reforçar o armazenamento de longo prazo muito depois de as cinzas assentarem.
As baleias seguem o alimento
Fósseis de mamíferos marinhos mostram que a vida das baleias estava a mudar rapidamente durante o mesmo intervalo em que ocorreram os pulsos de cinzas. O comprimento mediano das baleias-de-barbas aumentou de cerca de 4,9 metros para 11,9 metros, à medida que as áreas de alimentação e as linhas de costa se transformavam.
As baleias-de-barbas modernas deslocam mais de 3 700 toneladas de azoto por ano entre as águas de alimentação e as de reprodução.
As baleias antigas, de maiores dimensões, terão provavelmente reforçado a reciclagem de nutrientes e armazenado carbono em corpos que se afundavam, embora os novos modelos não tenham contabilizado totalmente esses efeitos.
Reconstituir erupções antigas
Para testar se a cronologia era mais do que uma coincidência, os investigadores recriaram plumas de cinzas e a resposta do oceano.
A maior parte das cinzas simuladas deslocou-se para leste através da América do Sul até ao Atlântico Sul e depois mais além, em direção ao Oceano Índico Austral.
Alguma cinza também caiu perto da costa ao longo do Pacífico, dando às águas próximas uma injeção direta de nutrientes.
Os trajetos das cinzas para leste fizeram do anel de oceano em torno da Antártida o alvo mais claro para um efeito fertilizante repetido.
Cinzas vulcânicas impulsionam um arrefecimento rápido do oceano
Quando as cinzas simuladas atingiram as águas superficiais, o oceano do modelo reagiu de forma intensa e quase imediata.
O crescimento das diatomáceas nas águas superficiais mais do que duplicou durante os dois primeiros anos após cada pulso de nutrientes.
Ao longo de 300 anos, quatro erupções ajudaram o oceano a retirar um pouco mais de dióxido de carbono do ar em cada ciclo repetido.
Erupções de curta duração podiam, assim, somar os seus efeitos climáticos ao longo do tempo, em vez de desaparecerem como acontecimentos isolados.
Pequenos pulsos, efeito duradouro
Simulações mais longas mostraram que o espaçamento entre eventos contava quase tanto como a dimensão da erupção na forma como a perda de carbono atmosférico se desenrolava a longo prazo.
Um único pulso de nutrientes reduziu o dióxido de carbono durante pouco tempo, antes de o oceano regressar gradualmente ao seu estado anterior.
Quando esses pulsos se repetiam, a descida do dióxido de carbono tornava-se maior e prolongava-se muito mais, sobretudo quando poeiras e cinzas se acumulavam em simultâneo.
Por isso, pulsos repetidos de nutrientes podem ter maior peso no clima ao longo do tempo do que uma única explosão gigantesca.
Forças combinadas para arrefecer a Terra
Os cientistas chamam a este intervalo Miocénico tardio, o trecho geológico que decorre de há cerca de 11,6 a 5,3 milhões de anos.
“Identificar os mecanismos que conduziram esta transição é fundamental, em particular para perceber como os sistemas terrestres podem responder às alterações climáticas em curso e às futuras”, disse Clementz.
Também estavam em jogo gelo em expansão, ventos em mudança e correntes reorganizadas, pelo que as cinzas terão atuado em conjunto com outras forças, e não sozinhas.
O artigo defende que a cinza foi um contributo subestimado, e não a única força por detrás do arrefecimento do planeta.
Lições do clima antigo
O estudo não apresenta uma solução para o aquecimento atual, porque o aumento de carbono de hoje está a chegar muito mais depressa.
“Ao identificar ligações entre o vulcanismo, a produtividade oceânica e a redução do dióxido de carbono, este trabalho fornece uma visão sobre mecanismos que podem influenciar o clima global ao longo de escalas temporais muito longas”, disse Clementz.
O clima não se move apenas pelo ar - a água, as cadeias alimentares e os sedimentos também ajudam a definir o ritmo.
Vistas em conjunto, as cinzas, os florescimentos, a substituição das baleias e a queda do dióxido de carbono parecem menos eventos separados e mais um único episódio interligado.
Essa perspetiva mais ampla pode tornar mais precisas as decisões sobre resiliência climática, recursos naturais e os riscos de mudanças rápidas. Registos mais completos do tamanho das erupções, da química das cinzas e da circulação oceânica antiga deverão esclarecer quanto arrefecimento esta cadeia causou de facto.
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