Uma equipe de cientistas, liderado pelo Dr. Sietske Batenburg no Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Oxford, em estreita colaboração com instituições alemãs e britânicas, descobriram que a troca de água entre o Atlântico Norte e Sul tornou-se significativamente maior há 59 milhões de anos.

Os cientistas fizeram essa descoberta quando compararam assinaturas de isótopos de neodímio de amostras de sedimentos do fundo do mar de ambas as regiões do Atlântico. Seu artigo "Maior intensificação da circulação de reviravolta do Atlântico no início do aquecimento da estufa Paleógeno", publicado hoje em Nature Communications , revela que a circulação mais vigorosa juntamente com um aumento do CO2 atmosférico levou a um ponto de inflexão climático. Com uma distribuição mais uniforme de calor resultante sobre a terra, uma fase de resfriamento de longo prazo terminou e o mundo entrou em um novo período de estufa.

Isótopos de neodímio (Nd) são usados ​​como traçadores de massas de água e sua mistura. As águas superficiais adquirem uma assinatura do isótopo Nd das massas de terra circundantes por meio de rios e poeira levada pelo vento. Quando as águas superficiais afundam para formar uma massa de águas profundas, eles carregam sua assinatura específica de isótopos Nd com eles. À medida que uma massa de águas profundas flui através do oceano e se mistura com outras massas de água, sua assinatura do isótopo Nd é incorporada aos sedimentos. Os sedimentos do fundo do mar são arquivos valiosos da circulação do oceano e climas anteriores.

A história revelada neste artigo começa no final do período Cretáceo (terminando há 66 milhões de anos), quando o mundo estava entre dois estados de estufa. O clima esfriou por dezenas de milhões de anos, desde o pico das condições de estufa em meados do Cretáceo, cerca de 90 milhões de anos atrás. Apesar do resfriamento de longo prazo, as temperaturas e o nível do mar no final do período Cretáceo eram mais elevados do que hoje.

Dr. Sietske Batenburg diz:"Nosso estudo é o primeiro a estabelecer como e quando uma conexão de águas profundas se formou. Há 59 milhões de anos, o oceano Atlântico realmente se tornou parte da circulação termohalina global, o fluxo que conecta quatro dos cinco oceanos principais. "

O Oceano Atlântico ainda era jovem, e as bacias do Atlântico Norte e Sul eram mais rasas e estreitas do que hoje. A passagem equatorial entre a América do Sul e a África permitia apenas um raso, conexão de água de superfície durante grande parte do período cretáceo tardio. O vulcanismo ativo formou montanhas e planaltos subaquáticos que bloquearam a circulação em águas profundas. No Atlântico Sul, a barreira Walvis Ridge formada acima de um ponto quente vulcânico ativo. Essa crista estava parcialmente acima do nível do mar e formava uma barreira para o fluxo de massas de águas profundas.

À medida que o Oceano Atlântico continuou a se abrir, a crosta oceânica esfriou e diminuiu. As bacias tornaram-se mais profundas e mais largas, e planaltos e cristas submarinos afundaram, junto com a crosta. Em algum ponto, águas profundas do Oceano Antártico foram capazes de fluir para o norte através de Walvis Ridge e preencher as partes mais profundas das bacias atlânticas.

De 59 milhões de anos atrás, As assinaturas dos isótopos Nd do Atlântico Norte e Sul eram notavelmente semelhantes. Isso pode indicar que uma massa de águas profundas, provavelmente originando do sul, fez o seu caminho através do Oceano Atlântico e preencheu a bacia de profundidades profundas a intermediárias. A troca aprimorada em águas profundas, junto com o aumento do CO2 atmosférico, pode ter permitido uma distribuição mais eficiente de calor sobre o planeta.

Este estudo mostra que, para compreender o papel da circulação do oceano em climas de estufa anteriores, é importante compreender os diferentes papéis da geografia e do clima.

A taxa atual de mudança climática por emissões de CO2 da atividade humana ultrapassa de longe a taxa de aquecimento durante os climas de efeito estufa anteriores. O estudo da circulação oceânica durante o intervalo de efeito estufa mais recente no passado geológico pode fornecer pistas sobre como a circulação oceânica pode se desenvolver no futuro, e como o calor será distribuído no planeta pelas correntes oceânicas.

Esta pesquisa é resultado de uma colaboração internacional com a Goethe-University Frankfurt; a Ruprecht-Karls-University of Heidelberg; o GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel; o Instituto Federal de Geociências e Recursos Naturais em Hannover; a Royal Holloway University of London e a University of Oxford.

Os sedimentos para este estudo foram todos retirados de longos testemunhos oceânicos. O Programa Internacional de Descoberta do Oceano (IODP) coordena expedições científicas para perfurar o fundo do oceano para recuperar esses sedimentos, e armazena os núcleos de sedimentos para que estejam disponíveis para toda a comunidade científica.