A próxima grande erupção vulcânica poderia dar início a reações químicas que danificariam seriamente a camada de ozônio já sitiada do planeta.

A extensão do dano à camada de ozônio resultante de um grande, erupção explosiva depende da química atmosférica complexa, incluindo os níveis de emissões antrópicas na atmosfera. Usando modelagem química sofisticada, pesquisadores da Harvard University e da University of Maryland exploraram o que aconteceria com a camada de ozônio em resposta a erupções vulcânicas em grande escala no restante deste século e em vários cenários diferentes de emissão de gases de efeito estufa. A pesquisa foi publicada recentemente em Cartas de pesquisa geofísica .

A estratosfera da Terra ainda está se recuperando da liberação histórica de clorofluorcarbonos (CFCs) e outros produtos químicos que destroem a camada de ozônio. Embora os CFCs tenham sido eliminados pelo Protocolo de Montreal há 30 anos, os níveis de moléculas contendo cloro na atmosfera ainda são elevados. Erupções vulcânicas explosivas que injetam grandes quantidades de dióxido de enxofre na estratosfera facilitam a conversão química do cloro em formas mais reativas que destroem o ozônio.

Os pesquisadores sabem há muito tempo que, quando as concentrações de cloro dos CFCs produzidos pelo homem são altas, a destruição da camada de ozônio resultará em uma erupção vulcânica. Quando os níveis de cloro dos CFCs são baixos, erupções vulcânicas podem realmente aumentar a espessura da camada de ozônio. Mas exatamente quando essa transição acontece - de erupções que destroem o ozônio para erupções que aumentam a espessura da camada de ozônio - há muito tempo é incerto. Pesquisas anteriores colocaram a janela de transição em qualquer lugar entre 2015 e 2040.

Os pesquisadores de Harvard descobriram que erupções vulcânicas podem resultar na destruição da camada de ozônio até 2070 ou mais, apesar do declínio nas concentrações de CFCs de origem humana.

"Os resultados do nosso modelo mostram que a vulnerabilidade da coluna de ozônio a grandes erupções vulcânicas provavelmente continuará no final do século 21, significativamente mais tarde do que as estimativas anteriores, "disse David Wilmouth, que dirigiu a pesquisa e é cientista do projeto na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson e no Departamento de Química e Biologia Química.

Então, por que essa mudança está acontecendo muito mais tarde do que se pensava anteriormente?

“Estimativas anteriores não levavam em consideração certas fontes naturais de gases halogênios, como bromocarbonos de vida muito curta originários de plâncton marinho e microalgas, "disse Eric Klobas, autor principal e candidato ao doutorado em física química de Harvard.

A contabilização dessas emissões ajusta o tempo da mudança das erupções que causam a destruição do ozônio para erupções que aumentam a espessura da camada de ozônio. Essas fontes naturais de bromo tornam-se especialmente importantes na baixa estratosfera depois que as concentrações de CFCs emitidos por humanos diminuíram.

"Descobrimos que a concentração de bromo natural, compostos orgânicos de vida muito curta são extremamente importantes, "disse Klobas." Mesmo pequeno, mudanças parte por trilhão na quantidade de bromo dessas fontes podem significar a diferença entre uma erupção vulcânica do final do século 21, resultando na redução da coluna de ozônio ou aumento da coluna de ozônio. "

Os pesquisadores então exploraram como um evento vulcânico do tamanho da erupção do Monte Pinatubo, que lançou cerca de 20 milhões de toneladas métricas de dióxido de enxofre na estratosfera em 1991, impactaria a camada de ozônio em 2100. A equipe modelou quatro cenários diferentes de emissão de gases de efeito estufa, variando de muito otimista ao que é comumente considerado o pior cenário.

A equipe descobriu que a projeção mais otimista das futuras concentrações de gases de efeito estufa resultou na maior redução da camada de ozônio em uma erupção vulcânica. Por outro lado, no cenário pessimista em que as emissões de gases de efeito estufa continuam a aumentar rapidamente ao longo do século 21, uma erupção do tamanho do Monte Pinatubo levaria, na verdade, a um ligeiro aumento do ozônio. Os pesquisadores descobriram que as temperaturas estratosféricas mais frias e os níveis mais altos de metano neste cenário inibiriam importantes reações químicas que destroem a camada de ozônio.

Mas, aqui está o kicker:todos os cenários acima assumiram que a erupção vulcânica iria apenas injetar enxofre na estratosfera, como a erupção do Monte Pinatubo em 1991 nas Filipinas. Se a erupção também injetasse produtos químicos contendo halogênio, como cloreto de hidrogênio (HCl) na estratosfera, os resultados podem ser terríveis.

"Se os halogênios vulcânicos, que estão comumente presentes em grandes quantidades em erupções vulcânicas, deviam se dividir substancialmente na estratosfera - em qualquer cenário de emissão de gases de efeito estufa, em qualquer momento no futuro, poderia causar graves perdas de ozônio estratosférico, "disse Klobas.

Nesse caso, os Estados Unidos poderiam ver uma diminuição prolongada e significativa na espessura da camada de ozônio - mais de 15 a 25 por cento no cenário de halogênio mais alto modelado. Mesmo pequenas reduções na espessura da camada de ozônio, que protege a superfície da Terra da radiação ultravioleta destruidora de DNA, pode impactar negativamente a saúde humana e outras formas de vida neste planeta.

"Essas erupções são eventos altamente incomuns, mas a possibilidade existe, como evidenciado no registro histórico, "disse Wilmouth.