As erupções vulcânicas costumam ser associadas a surtos curtos de perturbação climática, mas uma nova pesquisa sugere que suas cinzas também podem ajudar a impulsionar um resfriamento de longo prazo.
Um estudo sobre erupções antigas nos Andes mostra como a queda de cinzas no oceano pode desencadear mudanças 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.
Lendo o registro oculto da Terra
Sedimentos ricos em cinzas e registros fósseis ao longo das margens do Oceano Austral preservam um histórico fortemente alinhado de pulsos vulcânicos, florações de algas e transformações marinhas de grande escala.
Ao seguir esses sinais nos depósitos geológicos, Mark Clementz, da Universidade de Wyoming, conectou diretamente erupções andinas repetidas a mudanças na produtividade oceânica e no carbono atmosférico.
O mesmo intervalo mostra aumento da abundância de algas e queda nos níveis de dióxido de carbono ocorrendo junto com cada fase principal de atividade vulcânica.
Esse alinhamento aponta para uma resposta oceânica contínua, e não para eventos isolados, o que cria a necessidade de explicar como as cinzas poderiam acionar repetidamente efeitos biológicos e climáticos tão amplos.
Cinzas vulcânicas alimentam o mar
Erupções explosivas lançaram cinzas com ferro, fósforo e silício nas águas ao redor da Antártica, onde até pequenas carências podem travar enormes volumes de crescimento.
Ferro, fósforo e silício favorecem especialmente as diatomáceas, algas microscópicas com carapaças de vidro que respondem por cerca de um quinto da produção primária global.
Experimentos clássicos mostraram que o ferro extra pode disparar florações nas águas do Oceano Austral quando outros nutrientes já estão presentes.
Mais crescimento na base do oceano significava mais alimento acima dele, preparando as mudanças ecológicas maiores preservadas nos fósseis.
Da superfície ao oceano profundo
À medida que as florações de algas se expandiam, mais carbono saía das águas superficiais e descia para o oceano escuro abaixo.
Os oceanógrafos chamam essa transferência descendente de bomba biológica - o processo que leva carbono da superfície para baixo conforme a matéria viva afunda.
Quando parte desse material alcança águas profundas ou lama, menos dióxido de carbono permanece no ar. Uma única floração desaparece rápido, mas explosões repetidas podem continuar ampliando o armazenamento de longo prazo muito depois de as cinzas se assentarem.
As baleias seguem o alimento
Fósseis de mamíferos marinhos mostram que a vida das baleias estava mudando rapidamente no mesmo intervalo em que ocorreram os pulsos de cinzas. O comprimento mediano das baleias de barbatanas aumentou de cerca de 4,9 metros para 11,9 metros à medida que as áreas de alimentação e as linhas de costa mudavam.
As baleias de barbatanas modernas movimentam mais de 3.700 toneladas de nitrogênio por ano entre as águas de alimentação e as de reprodução.
É provável que baleias antigas maiores tenham reforçado a reciclagem de nutrientes e armazenado carbono em corpos que afundavam, embora os novos modelos não tenham considerado totalmente esses efeitos.
Reconstituindo erupções antigas
Para testar se o timing era mais do que coincidência, os pesquisadores recriaram as plumas de cinzas e a resposta do oceano.
A maior parte das cinzas simuladas viajou para leste sobre a América do Sul, alcançou o Atlântico Sul e depois seguiu mais longe em direção ao Oceano Índico Meridional.
Parte das cinzas também caiu perto da costa do Pacífico, oferecendo às águas próximas uma dose direta de nutrientes.
Os trajetos das cinzas para leste tornaram o anel de oceano em torno da Antártica o alvo mais claro de um efeito repetido de fertilização.
As cinzas provocam rápido resfriamento do oceano
Quando as cinzas simuladas atingiram as águas superficiais, o oceano modelado reagiu com força e quase imediatamente.
O crescimento de diatomáceas nas águas de superfície mais que dobrou durante os dois primeiros anos após cada pulso de nutrientes.
Ao longo de 300 anos, quatro erupções ajudaram o oceano a retirar ligeiramente mais dióxido de carbono do ar a cada ciclo repetido.
Erupções de curta duração, portanto, poderiam somar seus efeitos climáticos ao longo do tempo em vez de desaparecer como eventos isolados.
Pequenas explosões, impacto duradouro
Rodadas de modelo mais longas mostraram que o intervalo entre os eventos importava quase tanto quanto o tamanho da erupção na definição da perda de carbono atmosférico no longo prazo.
Um único pulso de nutrientes reduziu o dióxido de carbono por um curto período antes de o oceano retornar gradualmente ao estado anterior.
Quando esses pulsos continuavam se repetindo, a queda no dióxido de carbono se tornava maior e durava muito mais, especialmente quando poeira e cinzas se acumulavam juntas.
Por isso, pulsos repetidos de nutrientes podem importar mais para o clima ao longo do tempo do que uma única explosão gigantesca.
Forças combinadas resfriam a Terra
Os cientistas chamam esse intervalo de Mioceno Tardio, a faixa geológica de cerca de 11,6 a 5,3 milhões de anos atrás.
“Identificar os mecanismos que impulsionaram essa transição é fundamental, especialmente para entender como os sistemas da Terra podem responder às mudanças climáticas em curso e às futuras”, disse Clementz.
O gelo em expansão, as mudanças nos ventos e a reorganização das correntes também estavam em ação, então as cinzas provavelmente atuaram junto com outras forças, e não sozinhas.
O artigo defende que as cinzas foram um componente negligenciado, e não a única força por trás do resfriamento do planeta.
Lições do clima antigo
O estudo não oferece uma solução para o aquecimento moderno, porque o atual aumento de carbono está chegando muito mais rápido.
“Ao identificar ligações entre vulcanismo, produtividade oceânica e redução do dióxido de carbono, ele fornece uma visão sobre mecanismos que podem influenciar o clima global em escalas de tempo 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.
Vistos em conjunto, cinzas, florações, renovação das baleias e queda do dióxido de carbono parecem menos eventos separados e mais um único episódio conectado.
Essa visão mais ampla pode tornar mais precisas decisões sobre resiliência climática, recursos naturais e os riscos de mudanças rápidas. Registros melhores sobre o tamanho das erupções, a química das cinzas e a circulação oceânica antiga devem esclarecer quanto resfriamento essa cadeia realmente provocou.
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