Cerca de 250 milhões de anos atrás, uma grande erupção vulcânica inundou a Sibéria moderna com lava, criando as armadilhas da Sibéria, planaltos gigantes feitos de várias camadas de lava. A erupção também liberou enormes quantidades de dióxido de carbono na atmosfera, que alterou rapidamente o clima e desencadeou o evento de extinção em massa do Permiano-Triássico que exterminou mais de 90% das espécies marinhas e 70% das espécies terrestres. Após a erupção, Contudo, as armadilhas siberianas começaram a atrair dióxido de carbono atmosférico de volta para a crosta por meio de intemperismo e erosão. As armadilhas da Sibéria são a maior das várias inundações de basalto, chamadas Grandes Províncias Ígneas (LIPs), que ocorreram durante a história da Terra e que provavelmente desempenharam um papel na regulação do clima da Terra.

Em um novo jornal em Cartas de pesquisa geofísica , autor principal Louis Johansson, junto com os membros do Deep Carbon Observatory, Sabin Zahirovic e Dietmar Muller, da Escola de Geociências da University of Sydney, modelaram a erupção dos LIPs e seu movimento como resultado das placas tectônicas ao redor do globo nos últimos 400 milhões de anos.

Os pesquisadores compararam o momento da erupção LIP e intemperismo com estimativas de dióxido de carbono atmosférico para ver se as erupções e intemperismo tiveram um efeito de controle. Por meio de sua análise, os pesquisadores foram capazes de identificar momentos específicos em que os LIPs foram fundamentais para aumentar ou diminuir o termostato global da Terra.

"Essas enormes erupções trazem uma enorme quantidade de dióxido de carbono e podem mudar o clima e desencadear grandes extinções, "disse Zahirovic.

"Mas a Terra tem mecanismos embutidos para remover o dióxido de carbono da atmosfera ao longo de períodos geológicos."

Os LIPs podem absorver grandes quantidades de dióxido de carbono porque as lavas de basalto são cheias de rochas ricas em silicato que são especialmente vulneráveis ​​ao intemperismo. Quando a chuva cai em uma atmosfera rica em dióxido de carbono, ele dissolve o gás e forma chuva ácida. O ácido fraco reage com minerais de silicato nos LIPs para formar sedimentos carbonáticos de longa vida. Caloroso, ambientes chuvosos aceleram o processo de erosão, e, portanto, ocorre mais erosão quando os LIPs estão em regiões perto do equador, que têm altas temperaturas e recebem mais chuvas.

Os cientistas analisaram os impactos climáticos de LIPs individuais, mas ninguém havia considerado o longo prazo, impactos globais dos LIPs, à medida que se moviam ao redor da Terra em continentes mutantes.

Os pesquisadores usaram GPlates, uma ferramenta de software de código aberto que reconstrói o movimento das placas tectônicas ao longo da história da Terra, desenvolvido pelo grupo EarthByte de Müller na Universidade de Sydney junto com colaboradores internacionais. Eles levaram em consideração o momento das erupções do LIP e quantos milhões de anos cada LIP passou perto do equador para estimar a erosão. Em seguida, eles compararam a emissão e absorção de dióxido de carbono de LIPs com estimativas de dióxido de carbono atmosférico usando dados proxy de uma compilação publicada anteriormente.

Para obter uma comparação imparcial, os pesquisadores realizaram uma análise wavelet, que é um teste estatístico que compara dois conjuntos de medições ao longo do tempo para ver se e quando eles estão correlacionados.

"Esta análise elimina a ondulação do braço e também nos diz quando um determinado sinal conduz a outro sinal, então nos dá uma indicação, possivelmente, de causalidade, "disse Zahirovic.

Quando os pesquisadores compararam o nível estimado de dióxido de carbono na atmosfera com a erupção e erosão dos LIPs, eles foram capazes de identificar vários saltos e quedas associados no dióxido de carbono atmosférico, mostrando que essas inundações de basalto desempenharam um papel na modulação da temperatura da Terra por milhões de anos.

"O que me surpreendeu foi que 200 milhões de anos atrás, como Pangea estava se separando, e o Atlântico estava se abrindo, a Província Magmática do Atlântico Central produziu uma grande quantidade de lava, "disse Zahirovic.

"Você pode ver que no registro proxy de dióxido de carbono, há um grande aumento de dióxido de carbono [após a erupção], mas porque a província vulcânica passa muito tempo no cinturão úmido quase equatorial, é seguido por uma rápida diminuição do dióxido de carbono. "

A erupção e intemperismo dos LIPs é apenas um aspecto do ciclo do carbono da Terra, e há pontos em que a influência dos LIPs provavelmente ficou em segundo plano em relação a outros processos geológicos. Os pesquisadores também observam que seu modelo omitiu LIPs que irromperam debaixo d'água, porque esses basaltos tendem a ser reciclados de volta para o manto e, portanto, são mais difíceis ou impossíveis de reconstruir.

Próximo, os pesquisadores estão estudando outras maneiras pelas quais as placas tectônicas influenciam o ciclo profundo do carbono. "O que estamos tentando entender são as variações de longo prazo do clima e do ciclo do carbono, ao longo dos prazos geológicos, "disse Zahirovic.

Atualmente, eles estão compilando um banco de dados global de ofiolitos, que são pedaços da crosta oceânica basáltica que são empurrados para os continentes durante as colisões tectônicas. Como LIPs, os ofiolitos absorvem dióxido de carbono da atmosfera à medida que resistem, e da mesma forma que os LIPs também têm um dedo no termostato global.