Um declínio nos níveis de dióxido de carbono (CO2) atmosférico levou a uma mudança fundamental no comportamento do sistema climático da Terra há cerca de um milhão de anos, de acordo com uma nova pesquisa conduzida pela Universidade de Southampton.

Uma equipe de cientistas internacionais usou novas medições geoquímicas, juntamente com um modelo do 'sistema terrestre', para mostrar que o crescimento e a mudança da natureza das camadas de gelo continentais, aproximadamente um milhão de anos atrás, coincidiu com uma cascata de eventos que acabou reduzindo o CO2 atmosférico durante os intervalos glaciais - períodos em que a Terra experimentou um frio extremo.

Os pesquisadores mostraram que essa mudança foi fundamental para desencadear o que é conhecido como Transição do Pleistoceno Médio (MPT), que durou cerca de 400, 000 anos. O MPT teve efeitos duradouros na frequência com que a Terra fazia a transição entre os períodos de clima quente e frio, (os 'ciclos da era do gelo').

Os resultados do estudo são publicados na revista Anais da Academia Nacional de Ciências .

Durante grande parte dos últimos três milhões de anos, o clima da Terra deu um ciclo natural a cada 40, 000 anos a partir de intervalos glaciais frígidos, onde o gelo continental cobriu grande parte da América do Norte e Europa, para aquecer climas interglaciais como o período pré-industrial, quando a Europa e a América do Norte estavam praticamente livres de gelo.

Esses ciclos da era do gelo, também conhecido como Ciclos de Milankovitch, em homenagem ao matemático sérvio que os descobriu, são ritmados por mudanças regulares na forma como a Terra orbita o sol e gira em seu eixo, causado pela atração gravitacional de outros planetas em nosso sistema solar. Cerca de um milhão de anos atrás, durante o MPT, o período dos ciclos mudou abruptamente para cada 100, 000 anos. Contudo, esta transição não é acompanhada por uma mudança na natureza dos ciclos orbitais e, portanto, representa um desafio significativo para a Teoria de Milankovitch para explicar os ciclos da era do gelo.

Dr. Tom Chalk, um pós-doutorado na Universidade de Southampton, que liderou o estudo, explica:"Sabemos, por meio de bolhas da antiga atmosfera presas nos núcleos de gelo da Antártica, que as mudanças no CO2 atmosférico acompanharam os ciclos mais recentes da era do gelo. O CO2 era baixo quando fazia frio durante os períodos glaciais e era maior durante o interglaciais quentes - desta forma, agiu como um amplificador chave do clima relativamente menor forçando a partir dos ciclos orbitais. os registros do núcleo de gelo remontam apenas a cerca de 800, 000 anos atrás e, portanto, não ultrapasse este intervalo de transição de chave. Para entender melhor a causa do MPT, precisávamos de uma maneira de reconstruir o CO2 mais para trás no tempo. "

Para fazer isso, a equipe usou uma técnica baseada na composição isotópica do boro das conchas de antigos fósseis marinhos chamados 'foraminíferos'. Estes são minúsculos plânctons marinhos que vivem perto da superfície do mar e a composição química de suas conchas microscópicas registra as condições ambientais da época em que viviam, milhões de anos atrás.

Professor Gavin Foster, da Universidade de Southampton, continua:"A partir dessas medições de isótopos de boro, fomos capazes de recuperar um instantâneo da variabilidade do CO2 atmosférico há cerca de 1,1 milhão de anos. Conseguimos mostrar, pela primeira vez que, assim como no registro de núcleo de gelo, CO2 e clima variaram em conjunto. No entanto, havia duas diferenças principais:em primeiro lugar, durante os glaciais antes do MPT, O CO2 não caiu tão baixo quanto no registro do núcleo de gelo após o MPT, permanecendo cerca de 20-40 partes por milhão (ppm) superior. Em segundo lugar, o sistema climático também ficou mais sensível à mudança de CO2 após o MPT do que antes. "

O sistema climático da Terra é muito complexo e as várias interconexões entre seus numerosos processos e feedbacks são mais bem compreendidos dentro de uma estrutura de modelagem computacional. Dr. Mathis Hain, um NERC Independent Research Fellow na University of Southampton, acrescentou:"A fim de determinar por que o CO2 envelhecido glacial diminuiu em 20-40 ppm no MPT, usamos um modelo biogeoquímico. Nosso melhor ajuste de modelo para os dados disponíveis sugere que a redução do rebaixamento de CO2 durante os períodos glaciais antes do MPT foi devido a um fluxo reduzido de poeira para o Oceano Antártico neste momento. Um maior fluxo de poeira durante os intervalos glaciais mais recentes trouxe o ferro tão necessário para aquela região, estimulando a produtividade primária e o crescimento do fitoplâncton, prendendo mais CO2 no fundo do oceano. Ainda não sabemos exatamente por que o clima ficou mais poeira após o MPT, mas é provavelmente devido ao aumento das camadas de gelo e à alteração da circulação atmosférica. "

Nos últimos 20 anos ou mais, houve muitas ideias diferentes para explicar esta importante transição climática, alguns apelaram a mudanças na natureza dos próprios mantos de gelo, outros na mudança atmosférica de CO2. O que os novos dados e modelos da equipe mostram é que o que aconteceu na realidade foi uma mistura dos dois tipos de ideias - o clima e as camadas de gelo tornaram-se mais sensíveis, isso levou a maiores mantos de gelo, e isso, por sua vez, levou a uma redução maior de CO2. Tal como acontece com muitas facetas do sistema terrestre, essas mudanças agiram em um círculo vicioso, alimentando-se um do outro, em última análise, sustentando períodos glaciais mais longos após o MPT.

Ainda há muito a ser descoberto sobre como o sistema terrestre responde às forças climáticas. Este estudo, Contudo, ilustra o acoplamento requintado que existe no Sistema Terrestre entre as mudanças climáticas, massa do manto de gelo, e os mecanismos dos oceanos polares que regulam a mudança natural de CO2.