Apesar de todo o seu poder destrutivo, a maioria das erupções vulcânicas são eventos locais. Os fluxos de lava tendem a atingir apenas algumas milhas no máximo, enquanto a cinza aérea e a fuligem viajam um pouco mais longe. Mas ocasionalmente, erupções maiores podem lançar partículas na estratosfera, mais de 6 milhas acima da superfície da Terra. A erupção do Monte Pinatubo em 1991 nas Filipinas - a maior erupção do mundo nos últimos 100 anos - é um excelente exemplo de erupção estratosférica.

Quando as partículas vulcânicas atingem a estratosfera, elas permanecem no ar por um longo tempo, refletindo a luz do sol e resfriando temporariamente o planeta. Ao compreender a história dessas grandes erupções, os pesquisadores podem começar a colocar episódios curtos de resfriamento e outros eventos climáticos discretos no contexto de padrões climáticos de grande escala.

Pesquisadores que trabalham na Universidade de Maryland, a Université Grenoble Alpes na França, a Ecole Normale Supérieure na França e o Instituto de Tecnologia de Tóquio desenvolveram um novo, sistema mais preciso para identificar grandes erupções estratosféricas registradas nas camadas de núcleos de gelo da Antártica.

Usando o método deles, os pesquisadores fizeram algumas revisões importantes na história conhecida de grandes erupções - corrigindo o registro de vários eventos identificados incorretamente, enquanto descobriam algumas erupções estratosféricas ainda desconhecidas. Os pesquisadores descreveram sua abordagem, que identifica partículas vulcânicas aerotransportadas com uma assinatura química específica, em um artigo publicado em 28 de janeiro, 2019, no jornal Nature Communications .

"Acho muito empolgante que possamos usar sinais químicos para construir um registro altamente preciso de grandes, erupções estratosféricas relevantes para o clima, "disse James Farquhar, professor de geologia da UMD e co-autor do artigo de pesquisa. "Este registro histórico será muito útil para cientistas do clima que buscam entender o papel de grandes erupções nas oscilações do clima. Mas há também a maravilha básica de ler uma impressão digital química que é deixada para trás no gelo."

Eventualmente, partículas vulcânicas caem da estratosfera, estabelecendo-se no chão abaixo. Quando eles pousam na neve, as partículas são cobertas por mais neve que se compacta em gelo. Isso preserva um registro da erupção que sobrevive até o derretimento do gelo. Os pesquisadores podem perfurar e recuperar núcleos de gelo em lugares como a Antártica e a Groenlândia, revelando registros de erupção que remontam a vários milhares de anos.

Como as partículas de grandes erupções estratosféricas podem se espalhar pelo globo antes de cair no solo, métodos anteriores identificaram erupções estratosféricas procurando camadas de partículas de sulfato no gelo de ambos os hemisférios - geralmente da Antártica e da Groenlândia. Se as mesmas camadas de sulfato aparecessem em ambos os núcleos, depositado ao mesmo tempo na história da Terra, pesquisadores concluíram que as partículas vieram do mesmo grande, erupção estratosférica.

"Para erupções que são intensas o suficiente para injetar material na estratosfera, há uma assinatura reveladora nas taxas de isótopos de enxofre do sulfato preservado nas camadas de gelo antigas, "explicou Farquhar, que também tem um compromisso no Centro Interdisciplinar de Ciência do Sistema Terrestre da UMD. "Ao focar nesta assinatura distinta de isótopos de enxofre, nosso novo método produziu alguns resultados úteis e surpreendentes. Descobrimos que as reconstruções anteriores deixaram passar alguns eventos estratosféricos e identificaram falsamente outros. "

O autor principal do estudo, Elsa Gautier da Université Grenoble Alpes, fez uma parte significativa das análises no UMD enquanto estava com uma bolsa Fulbright para trabalhar com Farquhar em 2013. Seguindo o exemplo de Gautier, os pesquisadores desenvolveram seu método usando núcleos de gelo coletados em um local remoto na Antártica chamado Dome C. Um dos pontos mais altos do manto de gelo da Antártica, O Domo C é o lar de camadas de gelo que remontam a quase 50 anos, 000 anos.

Gautier e seu colega Joel Savarino, também na Université Grenoble Alpes, coletou núcleos de gelo no Dome C que contêm registros que remontam a cerca de 2, 600 anos, cobrindo uma grande parte da história humana registrada.

Os pesquisadores usaram seu método para confirmar que muitos eventos haviam sido identificados de forma adequada pelo método mais antigo de combinar camadas de sulfato correspondentes em núcleos de gelo de ambos os hemisférios. Mas alguns eventos, anteriormente considerados grandes erupções estratosféricas, não tinham a assinatura isotópica de enxofre reveladora em suas camadas de sulfato. Em vez de, os pesquisadores concluíram, essas camadas devem ter sido depositadas por dois ou mais vulcões menores que entraram em erupção mais ou menos ao mesmo tempo em altas latitudes em ambos os hemisférios.

Os pesquisadores também encontraram alguns grandes eventos estratosféricos que contêm a assinatura do isótopo, mas foram de alguma forma restritos ao hemisfério sul.

"Este é um ponto forte da nossa abordagem, porque esses eventos teriam um impacto climático, mas são perdidos por outros métodos, "Farquhar disse." Fizemos uma melhoria significativa na reconstrução de grandes erupções estratosféricas que ocorreram nos últimos 2, 600 anos. Isso é extremamente importante para a compreensão do papel das erupções vulcânicas no clima e, possivelmente, para a compreensão de certos eventos na história humana, tais como fomes generalizadas. Também pode ajudar a informar os futuros modelos climáticos que levarão em consideração grandes eventos vulcânicos. "

O artigo de pesquisa, "2.600 anos de vulcanismo estratosférico através de isótopos de sulfato, "Elsa Gautier, Joel Savarino, Joost Hoek, Joseph Erbland, Nicolas Caillon, Shohei Hattori, Naohiro Yoshida, Emanuelle Albalat, Francis Albarede e James Farquhar, foi publicado no jornal Nature Communications em 28 de janeiro, 2019.