Pesquisadores da Syracuse University estão olhando para o passado geológico para fazer projeções futuras sobre as mudanças climáticas.

Christopher K. Junium, professor assistente de ciências da terra na Faculdade de Artes e Ciências (A&S), é o autor principal de um estudo que usa a composição isotópica de nitrogênio dos sedimentos para entender as mudanças nas condições marinhas durante o Paleoceno-Eoceno Máximo Térmico (PETM) - um breve período de rápido aquecimento global há aproximadamente 56 milhões de anos.

A equipe de Junium, que inclui Benjamin T. Uveges G'17, um Ph.D. candidato em A&S, e Alexander J. Dickson, um professor de geoquímica na Royal Holloway na Universidade de Londres - publicou um artigo sobre o assunto em Nature Communications .

Sua pesquisa se concentra no antigo oceano Tethys (local do atual Mar Mediterrâneo) e fornece uma referência para o clima atual e futuro e os modelos oceânicos.

"O registro do isótopo de nitrogênio demonstra que as condições livres de oxigênio [anóxicas] iniciaram rapidamente no início do PETM, mudando a forma como os nutrientes importantes, como nitrogênio, foram reciclados, "diz Junium, um geoquímico sedimentar e orgânico. "A magnitude desta mudança isotópica de nitrogênio é semelhante àquelas observadas durante intervalos de aquecimento rápido na Era Mesozóica [252 milhões a 66 milhões de anos atrás], quando amplas áreas dos oceanos Tétis e Atlântico se esgotaram em oxigênio, abaixo da superfície.

Tal esgotamento, conhecido como desoxigenação, desencadeou Eventos Anóxicos Oceânicos (OAEs) no Leste de Tétis durante a Era Mesozóica. Os cientistas acreditam que as OAEs coincidiram com mudanças rápidas no clima da Terra antiga e na circulação dos oceanos - mudanças marcadas por um influxo de dióxido de carbono de períodos de vulcanismo intenso.

"Embora a causa exata do PETM seja uma área de debate ativo, temos certeza de que os potentes gases de efeito estufa, incluindo dióxido de carbono e metano, contribuiu para o aquecimento geral, "Junium diz.

O destino do oceano Tethys e das áreas ao seu redor durante o PETM tem sido objeto de muita especulação por paleoclimatologistas, notavelmente Dickson, que escreveu extensivamente sobre isso. Ele e Junium estão convencidos de que uma panóplia de fatores, incluindo a acidificação do oceano, chuvas intensas e intempéries em terra, e um influxo de nutrientes (por exemplo, azoto, fósforo e enxofre) da descarga do rio - prepare o terreno para a desoxigenação. Semelhante ao que está acontecendo hoje.

"Os sistemas marinhos costeiros podem ser mais vulneráveis ​​a condições semelhantes às OAE do que se pensava anteriormente, "Junium diz." Isto é particularmente verdade em bacias fechadas, como o Mar Báltico, ou perto de grandes sistemas fluviais, incluindo o Mississippi, que estão vendo grandes influências da atividade antropogênica. ... A expansão das águas anóxicas, particularmente durante os meses de verão, impacta as comunidades marinhas, bem como aqueles que dependem das áreas costeiras como fontes de alimentos, pesca comercial ou recreação. "

Com base nos dados do antigo sistema do rio Kheu, no sul da Rússia, Junium e seus colegas confirmaram que o ciclo do nitrogênio do Eastern Tethys passou por uma "grande reorganização" durante o PETM. "Pertubações ao ciclo do nitrogênio podem ter consequências generalizadas, "diz Junium, referindo-se ao processo no qual o nitrogênio muda de uma forma para outra, enquanto circula pela atmosfera, os ecossistemas terrestres e marinhos. "O nitrogênio é crítico para a vida na Terra."

A pesquisa do grupo vai um passo além. Variações nos dados de isótopos de nitrogênio do Kheu sugerem episódios em que as condições anóxicas relaxaram, fazendo com que o oxigênio se misture na coluna de água.

"A transição entre as condições sem oxigênio e com baixo teor de oxigênio no Oceano Tethys durante o PETM pode ter criado condições que favoreceram o aumento da produção de óxido nitroso, um potente gás de efeito estufa produzido por micróbios em concentrações de oxigênio muito baixas, "Junium diz." O estudo das condições que fomentaram a produção de óxido nitroso [durante o PETM] nos permite calibrar os modelos atuais e futuros do sistema terrestre. O aquecimento envolve mais do que apenas maiores concentrações de dióxido de carbono. "

O óxido nitroso fornece um interessante, embora seja uma torção especulativa para a pesquisa do grupo porque o gás não pode ser medido diretamente em rochas antigas. "Acho que podemos argumentar para descobrir se as condições durante o PETM favoreceram ou não o aumento da produção, "Junium diz.

Dickson concorda, acrescentando que a mera sugestão de óxido nitroso contribuindo para o aquecimento global durante o PETM é "fascinante".

“Eventos como o PETM são alguns dos melhores análogos geológicos que temos para um mundo mais quente. por anos, uma explicação satisfatória de como os condutores climáticos desses eventos antigos interagiram para produzir o nível de aquecimento observado iludiu os modeladores climáticos, "Dickson diz." A sugestão de um feedback de óxido nitroso sobre o aquecimento do clima adiciona uma nova camada de intriga a esta discussão e destaca o papel que um ciclo de nitrogênio em mudança pode ter em nossa futura Terra. "

Junium acha que sua equipe está no caminho certo. À medida que as concentrações de dióxido de carbono se aproximam perigosamente de 400 partes por milhão (níveis não experimentados em três milhões de anos), eles estão cientes de que o aquecimento continuará a aumentar. As implicações ecológicas e sociais podem ser enormes.

Navegando nesse terreno, Junium diz, requer melhores previsões baseadas em modelos para o aquecimento global.

"De fato, existem lacunas em nosso entendimento entre os mundos modelo e os mundos fósseis. O passado nos permite testar e aprimorar modelos nos quais se baseiam as projeções futuras. Também nos ajuda a determinar quais processos estão faltando em nossos modelos atuais do sistema terrestre, "ele diz." Essas coisas combinadas nos ajudam a entender e nos preparar para o que está no horizonte.