Cientistas que estudam o antigo gelo da Antártica estão revelando novos detalhes sobre como o clima da Terra mudou nos últimos 3 milhões de anos. Ao analisar o gelo e o minúsculo ar nele contido, os investigadores estão a construir um registo mais longo e completo das condições climáticas passadas.
A revista publicou dois novos estudos natureza Revelando padrões surpreendentes. Embora a Terra tenha esfriado gradualmente ao longo desse período, os níveis de gases de efeito estufa que retêm calor na atmosfera caíram apenas ligeiramente.
Um mistério climático de longa data
Há mais de um século, os cientistas sabem que a Terra aqueceu significativamente há cerca de 3 milhões de anos. As evidências incluem fósseis de florestas temperadas e subtropicais encontradas em lugares como o Alasca e a Groenlândia, bem como antigas costas ao longo da costa leste dos EUA, da Geórgia à Virgínia, que mostram que os níveis do mar eram muito mais elevados.
No entanto, as razões por detrás deste período quente e do subsequente arrefecimento permanecem obscuras. Um grande desafio é a dificuldade de reconstruir com precisão as temperaturas globais e os níveis de gases com efeito de estufa até à data.
Em busca do gelo mais antigo da Antártica
A nova pesquisa vem do Centro para a Exploração do Gelo Mais Antigo (COLDEX) da National Science Foundation, uma colaboração liderada pela Oregon State University. A equipe se concentrou em localizar e analisar alguns dos gelos mais antigos da Terra.
A pesquisa foi liderada por Julia Marks-Peterson, estudante de doutorado na Oregon State University, e Sarah Shackleton, pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Princeton que agora é professora na Woods Hole Oceanographic Institution. Eles examinaram gelo antigo encontrado em Allen Hills, uma região única na borda do manto de gelo da Antártica Oriental.
Ao contrário dos locais típicos de núcleos de gelo, o Monte Allen contém gelo que foi empurrado para cima e torcido pelo movimento dentro do manto de gelo. Isto destrói a estratificação original, pelo que o que os investigadores obtêm não é uma linha temporal contínua, mas “instantâneos” das condições climáticas em diferentes pontos do passado.
“Esses instantâneos estendem o registro climático do gelo muito mais longe do que antes”, disse o diretor do COLDEX, Ed Brook, paleoclimatologista da Escola de Ciências da Terra, Oceânicas e Atmosféricas da OSU. “Estes registos mais longos também levantam agora novas questões sobre a evolução do clima da Terra e até que ponto podemos usar dados de núcleos de gelo.”
Gás preso revela resfriamento do oceano
Um estudo utilizou medições de gases nobres retidos em bolhas presas para estimar as mudanças nas temperaturas dos oceanos ao longo do tempo. Esses gases fornecem um sinal das condições globais dos oceanos.
Os resultados mostram que nos últimos 3 milhões de anos, a temperatura média dos oceanos caiu cerca de 2 a 2,5 graus Celsius. Embora estudos anteriores tenham documentado o resfriamento da superfície do oceano, este estudo descobriu que as águas superficiais e as águas mais profundas esfriam em momentos diferentes.
“Os gases nobres no gelo proporcionam uma forma única de observar as mudanças na temperatura do oceano”, disse Shackleton. “Outros métodos podem fornecer informações sobre as temperaturas do oceano num único local, mas isto proporciona uma visão mais abrangente.”
A maior parte do arrefecimento global ocorreu cedo, começando há cerca de 3 milhões de anos e continuando por cerca de 1 milhão de anos. Este período coincidiu com a formação dos grandes mantos de gelo do Hemisfério Norte. Em comparação, as temperaturas da superfície dos oceanos caíram mais lentamente até cerca de um milhão de anos atrás. Os investigadores acreditam que a diferença pode estar relacionada com mudanças na forma como o calor se move entre a superfície e a profundidade do oceano.
Os níveis de gases de efeito estufa mostram apenas pequenas mudanças
Usando as mesmas amostras de gelo, Max-Petersen e a sua equipa fizeram as primeiras medições diretas dos níveis de dióxido de carbono e metano nos últimos 3 milhões de anos.
As suas descobertas mostraram que os níveis de dióxido de carbono geralmente permaneceram abaixo de 300 partes por milhão durante este período. Há cerca de 2,7 milhões de anos, os níveis eram de cerca de 250 partes por milhão, depois caíram ligeiramente para cerca de 20 partes por milhão há 1 milhão de anos. Os níveis de metano estabilizaram em cerca de 500 partes por bilhão.
Algumas estimativas iniciais baseadas em sedimentos antigos sugeriam níveis mais elevados de dióxido de carbono, mas os resultados variaram. Isso destaca a importância de estender os registros do núcleo de gelo ainda mais para melhorar a precisão.
Em comparação, os actuais níveis de gases com efeito de estufa são muito mais elevados. De acordo com a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional, até 2025, as concentrações de dióxido de carbono serão em média 425 ppm, enquanto as concentrações de metano atingirão 1.935 ppm.
Não são apenas os gases de efeito estufa que afetam o clima da Terra
As descobertas sugerem que os gases com efeito de estufa por si só não explicam completamente a tendência de arrefecimento a longo prazo. Outros factores também podem desempenhar um papel importante, incluindo alterações na reflectividade da Terra, alterações na vegetação e nas camadas de gelo, e alterações na circulação oceânica.
“Esperamos que este trabalho refine a nossa visão dos climas quentes do passado e aprofunde a nossa compreensão de como os diferentes elementos do sistema Terra interagem”, disse Max-Petersen.
Gelo mais antigo pode conter mais respostas
A pesquisa levantou novas questões. Os cientistas envolvidos no COLDEX continuam a explorar amostras de gelo mais antigas, atrasando ainda mais os registos climáticos.
Os investigadores descobriram recentemente gelo que pode ter 6 milhões de anos no fundo de um núcleo e estão actualmente a analisar as amostras. Novas perfurações também estão em andamento para procurar gelo mais antigo.
Os cientistas estão a trabalhar para melhorar os métodos de reconstrução dos níveis de dióxido de carbono, estudar outros gases presos no gelo e compreender melhor como o gelo muito antigo é preservado. Estes esforços poderão ajudar a identificar novos locais para futuras perfurações e a expandir ainda mais o registo da história climática da Terra.
COLDEX é apoiado pelo Escritório de Programas Polares da NSF; o Programa de Centros de Ciência e Tecnologia da Diretoria de Atividades Integradas da Fundação Nacional de Ciência; e Universidade Estadual de Oregon. O trabalho de campo na Antártica foi apoiado pelo Programa Antártico dos EUA e por uma bolsa da National Science Foundation. O apoio à perfuração de gelo foi fornecido pelo Programa de Perfuração de Gelo da NSF nos EUA, e amostras de gelo foram fornecidas pela NSF Ice Core Facility em Denver, Colorado.
