Os pesquisadores descobriram que a formação e a decomposição de supercontinentes ao longo de centenas de milhões de anos controlam as emissões de carbono vulcânicas. Os resultados, relatado no jornal Ciência , pode levar a uma reinterpretação de como o ciclo do carbono evoluiu ao longo da história da Terra, e como isso impactou a evolução da habitabilidade da Terra.

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, usou medições existentes de carbono e hélio de mais de 80 vulcões em todo o mundo para determinar sua origem. O carbono e o hélio que saem dos vulcões podem vir das profundezas da Terra ou ser reciclados perto da superfície, e medir a impressão digital química desses elementos pode identificar sua origem. Quando a equipe analisou os dados, eles descobriram que a maior parte do carbono que sai dos vulcões é reciclado perto da superfície, em contraste com as suposições anteriores de que o carbono vinha das profundezas do interior da Terra. "Esta é uma peça essencial do quebra-cabeça do ciclo geológico do carbono, "disse a Dra. Marie Edmonds, o autor sênior do estudo.

Ao longo de milhões de anos, o carbono circula de um lado para o outro entre o interior profundo da Terra e sua superfície. O carbono é removido da superfície por processos como a formação de calcário e o soterramento e decomposição de plantas e animais, o que permite que o oxigênio atmosférico cresça na superfície. Os vulcões são uma forma de o carbono retornar à superfície, embora a quantidade que eles produzem seja inferior a um centésimo da quantidade de emissões de carbono causadas pela atividade humana. Hoje, a maior parte do carbono dos vulcões é reciclado próximo à superfície, mas é improvável que sempre tenha sido assim.

Vulcões se formam ao longo de grandes ilhas ou arcos continentais onde as placas tectônicas colidem e uma placa desliza sob a outra, como as Ilhas Aleutas entre o Alasca e a Rússia, os Andes da América do Sul, os vulcões em toda a Itália, e as Ilhas Marianas no Pacífico ocidental. Esses vulcões têm diferentes impressões digitais químicas:os vulcões do 'arco da ilha' emitem menos carbono que vem das profundezas do manto, enquanto os vulcões do 'arco continental' emitem muito mais carbono que vem de perto da superfície.

Ao longo de centenas de milhões de anos, a Terra deu um ciclo entre os períodos de continentes se juntando e se separando. Durante os períodos em que os continentes se unem, a atividade vulcânica foi dominada por vulcões de arco insular; e quando os continentes se separam, os arcos do vulcão continental dominam. Isso muda a impressão digital química do carbono que chega à superfície da Terra sistematicamente ao longo do tempo geológico, e pode ser medido através dos diferentes isótopos de carbono e hélio.

Variações na razão isotópica, ou impressão digital química, de carbono são comumente medidos em calcário. Os pesquisadores haviam pensado anteriormente que a única coisa que poderia mudar a impressão digital do carbono no calcário era a produção de oxigênio atmosférico. Como tal, a impressão digital do isótopo de carbono no calcário foi usada para interpretar a evolução da habitabilidade da superfície da Terra. Os resultados da equipe de Cambridge sugerem que os vulcões desempenharam um papel maior no ciclo do carbono do que se pensava anteriormente, e que as suposições anteriores precisam ser reconsideradas.

"Isso nos faz reavaliar fundamentalmente a evolução do ciclo do carbono, "disse Edmonds." Nossos resultados sugerem que o registro do calcário deve ser completamente reinterpretado se o carbono vulcânico que vem à superfície pode mudar sua composição de isótopos de carbono.

Um ótimo exemplo disso está no período Cretáceo, 144 a 65 milhões de anos atrás. Durante este período, houve um grande aumento na proporção de isótopos de carbono encontrada no calcário, o que foi interpretado como um aumento na concentração de oxigênio atmosférico. Este aumento no oxigênio atmosférico foi causalmente ligado à proliferação de mamíferos no final do Cretáceo. Contudo, os resultados da equipe de Cambridge sugerem que o aumento na proporção de isótopos de carbono nos calcários pode ser quase inteiramente devido a mudanças nos tipos de vulcões na superfície.

"A ligação entre os níveis de oxigênio e o sepultamento de material orgânico permitiu que a vida na Terra como a conhecemos evoluísse, mas nosso registro geológico deste link precisa ser reavaliado, "disse a coautora Dra. Alexandra Turchyn, também do Departamento de Ciências da Terra.