O ciclo global do carbono exerce um controlo substancial sobre o clima da Terra. Ainda assim, a vida na Terra continuou a crescer durante os últimos 3.7 mil milhões de anos. A compreensão da história da Terra, os efeitos a longo prazo das alterações climáticas antropogénicas e a habitabilidade planetária dependem de como o clima é mantido nas escalas de tempo geológicas.
MIT cientistas confirmaram que a Terra tem um mecanismo de “feedback estabilizador” que funciona ao longo de milhões de anos para afastar o clima do limite e manter as temperaturas globais dentro de uma faixa estável e habitável.
Segundo os cientistas, esse possível mecanismo é o intemperismo do silicato. É um processo geológico pelo qual o desgaste lento e constante das rochas de silicato envolve reações químicas que acabam por atrair gás carbônico da atmosfera para os sedimentos oceânicos, aprisionando o gás nas pedras.
Durante muito tempo, os cientistas presumiram que o intemperismo dos silicatos tinha um papel significativo no controle da O ciclo do carbono da Terra. O seu mecanismo pode fornecer uma força geologicamente constante para manter o dióxido de carbono – e as temperaturas globais – sob controlo. No entanto, nenhuma evidência direta foi observada até agora para a operação contínua de tal feedback.
Para este estudo, os cientistas estudaram dados paleoclimáticos que registaram mudanças nas temperaturas globais médias ao longo dos últimos 66 milhões de anos. Mais tarde, ao aplicar uma análise matemática, a equipa determinou se os dados revelavam quaisquer padrões característicos de fenómenos de estabilização que controlavam as temperaturas globais numa escala de tempo geológica.
Eles descobriram que, ao longo de centenas de milhares de anos, parece realmente haver um padrão constante no qual as oscilações de temperatura da Terra são controladas. A duração deste efeito é comparável aos prazos previstos para o intemperismo dos silicatos.
Os cientistas analisaram os dados das flutuações da temperatura global ao longo da história geológica. Eles queriam confirmar se o feedback estabilizador realmente funcionou. Eles usaram uma variedade de registros de temperatura global obtidos por pesquisadores anteriores, incluindo gelo antártico núcleos e dados sobre a composição química de fósseis e conchas marinhas pré-históricas.
Constantin Arnscheidt, estudante de pós-graduação do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT, disse: “Todo este estudo só é possível porque houve grandes avanços na melhoria da resolução destes registos de temperatura do fundo do mar. Agora temos dados que remontam a 66 milhões de anos, com pontos de dados separados no máximo por milhares de anos.”
A análise matemática que os cientistas usaram no estudo incluiu equações diferenciais estocásticas. Essas equações são comumente usadas para revelar padrões em conjuntos de dados amplamente flutuantes.
Arnscheidt explica, “Percebemos que esta teoria faz previsões sobre o que você esperaria temperatura da terra história para parecer que houve feedbacks agindo em determinadas escalas de tempo.”
Graças a esta abordagem, os cientistas puderam analisar a história das temperaturas globais médias nos últimos 66 milhões de anos. Eles também determinaram se algum padrão de feedback estabilizador emergiu dentro de cada escala de tempo.
Daniel Rothman, professor de geofísica do MIT, disse: “Até certo ponto, é como se seu carro estivesse acelerando na rua e, quando você pisa no freio, você desliza por um longo tempo antes de parar. Há uma escala de tempo durante a qual a resistência ao atrito, ou feedback estabilizador, entra em ação quando o sistema retorna a um estado estacionário.”
As flutuações de temperatura devem aumentar com o tempo sem estabilizar o feedback. No entanto, a investigação da equipa identificou um regime em que as mudanças não melhoraram, sugerindo que existia um mecanismo de estabilização antes das flutuações se tornarem excessivas. As centenas de milhares de anos previstas pelos cientistas para o desgaste dos silicatos coincidem com a escala de tempo para este efeito estabilizador.
Os cientistas descobriram que os dados não revelaram qualquer feedback estabilizador em escalas de tempo mais longas. Ou seja, não parece haver qualquer retrocesso recorrente das temperaturas globais em escalas de tempo superiores a um milhão de anos. Nesses prazos mais longos, então, o que manteve as temperaturas globais sob controle?
Rothman disse: “Há uma ideia de que o acaso pode ter desempenhado um papel importante na determinação da razão pela qual a vida ainda existe depois de mais de 3 mil milhões de anos.”
Em outras palavras, à medida que as temperaturas da Terra flutuam ao longo de períodos mais longos, essas flutuações podem ser pequenas o suficiente no sentido geológico para estarem dentro de uma faixa em que um feedback estabilizador, como o intemperismo por silicato, poderia periodicamente manter o clima sob controle, e mais precisamente, dentro de uma zona habitável.
Jornal de referência:
- Constantin W. Arnscheidt et al. Presença ou ausência de feedbacks estabilizadores do sistema terrestre em diferentes escalas de tempo. Os avanços da ciência. DOI: 10.1126/sciadv.adc9241
