“Snowball Earth” aconteceu há cerca de 700 milhões de anos. Crédito:www.shutterstock.com
Um dos episódios climáticos mais extremos que a Terra já experimentou foi durante a chamada Terra Bola de Neve, 720 milhões de anos atrás. Durante este período, as geleiras se espalharam dos pólos aos trópicos, resultando em um planeta totalmente coberto por gelo.
A hipótese da bola de neve da Terra tem sido objeto de debate científico por cerca de 20 anos:os cientistas estão fascinados e perplexos sobre como o planeta poderia descer a um estado climático tão estranho.
Novas pesquisas agora apontam para erupções vulcânicas espetacularmente grandes como sendo a chave neste processo. Sugerimos que isso aconteceu porque grandes quantidades de dióxido de carbono foram retiradas da atmosfera após grandes erupções, e isso levou a uma perda de calor da superfície da Terra.
Surpreendentemente, o mecanismo para isso parece ser a erosão da rocha.
Diferentes tipos de vulcões
As relações entre erupções vulcânicas e clima estão bem estabelecidas. Por exemplo, o enxofre injetado na atmosfera a partir da erupção do Monte Pinatubo nas Filipinas, em 1991, reduziu as temperaturas globais em aproximadamente meio grau por cerca de 15 meses. O enxofre refletiu a radiação solar e reduziu as temperaturas globais.
Vulcões como o Monte Pinatubo fazem parte de arcos vulcânicos que produzem volumes relativamente pequenos de materiais erupcionados. Através do mundo, os vulcões de arco juntos produzem menos de um quilômetro cúbico (1km³) de material erupcionado por ano.
A cratera do Monte Pinatubo, retirado do ar nas Filipinas. Crédito:www.shutterstock.com
Compare isso com um tipo de erupção vulcânica conhecida como "grande província ígnea" (vamos nos referir a eles aqui como LIP). Essas erupções são espetacularmente grandes, produzindo mais de 100km³ por ano de lavas, e crucialmente, têm volumes totais de erupção superiores a 1 milhão de km³ e cobrem uma área superior a 1 milhão de km². (Para comparação, a área da Austrália do Sul é de aproximadamente 1 milhão de km²). Estes são eventos de recapeamento em escala continental.
Mais de 300 dessas erupções LIP foram reconhecidas ao longo da história da Terra, e eles parecem atingir o pico em ciclos semirregulares.
Efeitos climáticos de longo prazo
Embora algumas erupções vulcânicas relativamente pequenas tenham efeitos climáticos de curto prazo, os efeitos de longo prazo dos vulcões LIP podem ser profundos.
A razão para isso se resume a uma simples química. O dióxido de carbono na atmosfera se dissolve na chuva, e cai ao solo onde reage com os minerais silicatados das rochas. O dióxido de carbono forma bicarbonato, e, por fim, fica preso em calcários e formações rochosas de xisto.
Ao longo de centenas de milhares de anos, a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera é regulada dessa forma de maneira bastante eficaz. Os cientistas estimam que o intemperismo das rochas consome aproximadamente 600 milhões de toneladas de dióxido de carbono por ano.
Identificou grandes províncias ígneas ao longo da história da Terra. Embora o registro seja semicontínuo, a análise espectral usando uma técnica conhecida como transformada rápida de Fourier sugere que grandes erupções de províncias ígneas mostram evidências de ciclos complexos com periodicidades de aproximadamente 300 e 500 milhões de anos. Os dados brutos podem ser encontrados em http://www.largeigneousprovinces.org.
As formações geológicas de erupções vulcânicas LIP são particularmente suscetíveis a este processo, uma vez que são amplamente compostos por basaltos, um tipo de rocha vulcânica de granulação fina que sofre intemperismo relativamente rápido e absorve o dióxido de carbono de forma mais eficaz do que outras rochas, como granito.
Mas as erupções vulcânicas LIP também podem afetar o clima de outra maneira:por meio do desencadeamento da fotossíntese.
Ligar erupções vulcânicas à fotossíntese pode parecer estranho, mas tudo se resume a nutrientes. Recentemente, mostramos que a erosão de formações geológicas, como o basalto dos vulcões LIP, fertiliza rios e oceanos ao liberar fósforo.
O fósforo é um componente essencial do DNA e toda a vida o exige. Por longos períodos de tempo, o fósforo é o nutriente que regula a taxa de fotossíntese. E quando a fotossíntese ocorre, também retira dióxido de carbono da atmosfera.
Descida para a Terra Bola de Neve
Nosso artigo mais recente se concentrou em determinar se a erosão do basalto dos vulcões LIP contribuiu para a redução do dióxido de carbono atmosférico associado à Terra Bola de Neve. A modelagem inicial previu que uma redução da metade do dióxido de carbono atmosférico seria necessária para levar a Terra ao estado de bola de neve.
O rio Columbia sofreu erosão por meio de depósitos deixados por uma erupção vulcânica LIP anterior. Crédito:www.shutterstock.com
Para fazer isso, medimos diferentes formas (conhecidas como isótopos) do elemento de terras raras neodímio (Nd) que rastreia a erosão do basalto em rochas sedimentares. Nós nos concentramos particularmente na contribuição de basalto erodido em folhelhos, que são formações rochosas criadas a partir da erosão continental.
Também, medimos os isótopos do elemento estrôncio (Sr) em calcários, que registram a composição química da água do mar antiga.
A partir deste trabalho, descobrimos que a erosão basáltica pouco antes da Terra Bola de Neve, foi mais de 100% maior do que o que vemos hoje.
Este basalto foi originado de três LIPs proeminentes, que eclodiu em uma sequência em cascata começando 830 milhões de anos atrás na Austrália, 780 milhões de anos atrás na América do Norte e 720 milhões de anos atrás no norte do Canadá. Todos os três LIPs eclodiram no que era então a região equatorial, o que favorece a erosão rápida devido a temperaturas mais quentes e chuvas mais altas.
Finalmente, o impacto dos aerossóis de enxofre liberados pela grande província ígnea de Franklin, no norte do Canadá, pouco antes do início da geleira, também pode ter induzido mais resfriamento global.
É provável que esta confluência única de eventos permitiu que o planeta tombasse em um abismo congelado.
Erupção do Gairdner, Gunbarrel e Franklin grandes províncias ígneas nos trópicos úmidos antes do início da glaciação global severa. Os continentes são mostrados em suas posições aproximadas há 720 milhões de anos.
Interações complexas no sistema terrestre
Os níveis atmosféricos de dióxido de carbono e o clima global são regulados por longos períodos de tempo pelo desgaste das rochas. Ao longo do tempo geológico (centenas de milhares de anos), esse processo atua como um feedback negativo no aumento do dióxido de carbono atmosférico. Quando as temperaturas mais altas geram maiores taxas de intemperismo, ele atua como uma espécie de termostato para a Terra.
Contudo, este trabalho demonstra que o termostato da Terra pode falhar espetacularmente às vezes:a erupção de LIPs resultou em uma Terra Bola de Neve.
Este período de tempo durou de 720 a 635 milhões de anos atrás e é conhecido como Criogenia. É uma época de ruptura continental e marca uma grande transição de um mundo dominado por bactérias para um mundo dominado por uma vida mais complexa.
Isso destaca a complexidade do sistema terrestre e as interações inesperadas entre o vulcanismo, clima e vida.
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original. 
