Escondidos até mesmo nas águas mais claras do oceano estão pistas do que está acontecendo com os mares e o clima em uma escala global. Vestígios de vários elementos químicos são encontrados nos mares e podem revelar o que está acontecendo com as reações biológicas e processos físicos que ocorrem neles.

Os pesquisadores vêm trabalhando há anos para entender exatamente o que esses oligoelementos podem nos dizer sobre o oceano. Isso inclui como as algas microscópicas capturam carbono da atmosfera por meio da fotossíntese de uma forma que produz alimentos para grande parte da vida marinha, e como esse sequestro de carbono e produção biológica estão mudando em resposta às mudanças climáticas.

Mas agora os cientistas propuseram que também podem aprender como esses sistemas foram afetados pela mudança climática há muito tempo, cavando fundo no fundo do mar para encontrar o registro sedimentar de elementos vestigiais do passado. E compreender o passado pode ser a chave para descobrir o que acontecerá no futuro.

Os oligoelementos podem nos ensinar muito sobre os oceanos. Por exemplo, as concentrações oceânicas de zinco se assemelham às propriedades físicas das águas profundas, que movem enormes quantidades de calor e nutrientes ao redor do planeta por meio da "esteira transportadora do oceano". Esta ligação notável entre o zinco e a circulação oceânica está apenas começando a ser entendida por meio de observações de alta resolução e estudos de modelagem.

Alguns oligoelementos, como o ferro, são essenciais para a vida, e outros, como bário e neodímio, revelam informações importantes sobre a produtividade biológica das algas. Diferentes isótopos desses elementos (variantes com diferentes massas atômicas) podem lançar luz sobre os tipos e taxas de reações químicas e biológicas que ocorrem.

Muitos desses elementos são encontrados apenas em pequenas quantidades. Mas nos últimos anos, um ambicioso projeto internacional denominado GEOTRACES tem usado métodos analíticos e tecnológicos de ponta para amostrar e analisar oligoelementos e compreender a química do oceano moderno em detalhes sem precedentes. Isso nos fornece o quadro mais completo até o momento de como os nutrientes e o carbono se movem nos oceanos e como afetam a produção biológica.

Fábricas de carbono

A produção biológica é uma teia emaranhada de diferentes processos e ciclos. A produção primária é a quantidade de carbono convertido em matéria orgânica pelas algas. A produção líquida de exportação refere-se à pequena fração desse carbono ligada à matéria orgânica que não acaba sendo usada pelos micróbios como alimento e afunda nas profundezas. Uma porção ainda menor desse carbono acabará sendo armazenada em sedimentos no fundo do oceano.

Bem como o carbono, essas algas capturam e armazenam uma variedade de oligoelementos em sua matéria orgânica. Então, usando todas as informações químicas disponíveis para nós, podemos ter uma visão completa de como as algas crescem, afundar e ser enterrado nos oceanos. E ao observar como diferentes metais e isótopos são integrados em camadas antigas de rocha sedimentar, podemos reconstruir essas mudanças ao longo do tempo.

Isso significa que podemos usar esses arquivos sedimentares como registros proxy do uso de nutrientes e da produção primária líquida, ou produção de exportação, ou taxas de afundamento. Isso deve nos permitir começar a responder alguns dos mistérios de como os oceanos são afetados pelas mudanças climáticas, não apenas na história relativamente recente da Terra, mas também em tempos profundos.

Por exemplo, além de nos esclarecer sobre os processos ativos dentro do oceano moderno, cientistas analisaram o que são os isótopos de zinco nos fósseis do fundo do mar de dezenas de milhares de anos atrás, e até mesmo em rochas antigas de mais de meio bilhão de anos atrás. A esperança é que eles possam usar essas informações para reconstruir uma imagem de como os nutrientes marinhos mudaram ao longo da história geológica.

Mas este trabalho vem com uma nota de cautela. Precisamos trazer nosso conhecimento sobre a biogeoquímica moderna juntamente com nossa compreensão de como as rochas se formam e os sinais geoquímicos são preservados. Isso nos permitirá ter certeza de que podemos fazer interpretações robustas dos registros proxy dos fundos marinhos pré-históricos.

Como vamos fazer isso? Em dezembro de 2018, cientistas do GEOTRACES se reuniram com membros de outro projeto de pesquisa, PÁGINAS, que são especialistas em reconstruir como a Terra respondeu às mudanças climáticas do passado. Uma abordagem que desenvolvemos é essencialmente trabalhar para trás.

Primeiro, precisamos perguntar:quais arquivos (shells, grãos de sedimentos, matéria orgânica) são preservados em sedimentos marinhos? Então, quais das assinaturas úteis de metal e isótopos da água do mar ficam presas nesses arquivos? Podemos verificar - usando material da superfície de sedimentos do fundo do mar - se esses arquivos fornecem informações úteis e precisas sobre as condições oceânicas?

A questão também pode ser revertida, permitindo-nos perguntar se há novos sistemas de isótopos que ainda precisam ser investigados. Queremos saber se GEOTRACES descobriu padrões interessantes na química dos oceanos que poderiam ser o início de novos proxies. Se então, podemos ser capazes de usar esses arquivos do oceano para lançar luz sobre como a absorção de carbono na matéria orgânica marinha responde a, e atua como um feedback sobre, clima no futuro.

Por exemplo, será que um mundo mais quente com mais dióxido de carbono aumentará o crescimento de algas, o que poderia então absorver mais desse excesso de CO₂ e ajudar a atuar como uma quebra nas emissões de carbono causadas pelo homem? Ou diminuirá a produtividade das algas, prendendo menos matéria orgânica e estimulando ainda mais o aquecimento atmosférico no futuro? Os segredos podem estar todos no fundo do mar.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.