Pesquisadores da Universidade de Berna analisaram um núcleo de sedimentos de 169 metros coletado no fundo do Oceano Antártico pelo navio de pesquisa JOIDES Resolution, em conjunto com o International Ocean Drilling Project (IODP). Crédito:IODP
Nos últimos milhões de anos, as eras glaciais se intensificaram e se alongaram. De acordo com um estudo conduzido pela Universidade de Berna, esta transição climática anteriormente inexplicada coincide com uma diminuição da mistura entre as águas profundas e superficiais no Oceano Antártico. O estudo confirma que a região da Antártica desempenha um papel crucial durante os períodos de mudança climática.
Uma análise de sedimentos marinhos coletados a uma profundidade de mais de 2 km acaba de fornecer uma resposta a um dos enigmas da história do clima da Terra:a transição do meio do Pleistoceno, que começou há cerca de um milhão de anos. Depois disso, as eras do gelo se alongaram e se intensificaram, e a frequência de seus ciclos aumentou de 40, 000 anos a 100, 000 anos. O estudo, que apareceu no jornal Ciência , mostra que uma das chaves para este fenômeno reside nas águas profundas do Oceano Antártico ao redor da Antártica.
As águas do oceano contêm 60 vezes mais carbono do que a atmosfera. Consequentemente, pequenas variações no dióxido de carbono (CO 2 ) a concentração das águas desempenha um papel importante nas transições climáticas. Liderado por Samuel Jaccard, Professor SNSF da Universidade de Berna, o novo estudo traçou a evolução da mistura entre águas profundas e superficiais no Oceano Antártico. A mistura é um fator importante no sistema climático global, porque traz CO oceânico 2 à superfície, onde escapa para a atmosfera.
Os resultados mostram que a mistura foi significativamente reduzida no final da Transição do Pleistoceno Médio, cerca de 600, 000 anos atrás. Além disso, eles explicam como a mistura reduzida diminuiu a quantidade de CO 2 lançado pelo oceano, o que, por sua vez, reduziu o efeito estufa e intensificou as eras glaciais. O estudo, portanto, lança luz sobre os mecanismos de feedback capazes de desacelerar ou acelerar significativamente as mudanças climáticas em andamento.
“A dinâmica do sistema climático global é muito complexa”, diz Samuel Jaccard. "Concentrações de gases de efeito estufa atmosféricos, especialmente CO 2 , desempenham um papel importante. Eles estão obviamente ligados às emissões devido às atividades humanas, mas também aos fenômenos naturais e especialmente à desgaseificação do dióxido de carbono contido nos oceanos. A mistura desempenha um papel muito importante neste caso, porque traz o CO dissolvido 2 das águas profundas à superfície, de onde é transferido para a atmosfera e contribui para o efeito estufa. Uma melhor compreensão desses fenômenos é fundamental, porque eles também são um fator no aquecimento global atual. "
Consequências para o aquecimento global
Os pesquisadores determinaram a diferença de salinidade e temperatura entre as águas superficiais e profundas, porque esses dois fatores determinam a intensidade da mistura, entre outras coisas. As descobertas mostram que dois processos opostos se intensificaram durante a transição do clima para eras glaciais mais longas:as águas superficiais tornaram-se simultaneamente mais frias e menos salgadas.
A análise química dessas conchas (encontradas em sedimentos marinhos abaixo do fundo do Oceano Antártico, e visto aqui sob um microscópio eletrônico) permitiu aos pesquisadores rastrear a evolução da mistura de água, um fenômeno crucial nas transições climáticas. Esses foraminíferos vivem no fundo do oceano, ou nas águas superficiais (foto). Crédito:Adam Hasenfratz / Universidade de Berna
Como resultado, a mistura de camadas diminuiu consideravelmente durante as eras glaciais. Reduzindo a quantidade de CO 2 liberado pelos oceanos na atmosfera, este fenômeno ajudou a diminuir o efeito estufa e prolongar o clima frio, inaugurando assim um período de "resfriamento global", diz Jaccard. "Este é um exemplo típico de loop de feedback:a mixagem diminui, e a precipitação e o derretimento das geleiras se acumulam na superfície do oceano e permanecem lá por mais tempo; que por sua vez diminui a salinidade e densidade na superfície da água, reforçando a atenuação do processo de mistura. "
Esses resultados são relevantes para a situação atual, diz Jaccard:"Nas últimas décadas, observamos ventos de oeste mais intensos à medida que o clima esquenta, que promove a mistura e, portanto, a liberação de CO oceânico 2 na atmosfera. Mas essa tendência pode ser compensada por outros efeitos:por exemplo, um clima mais quente pode aumentar a precipitação e o degelo das geleiras, adicionando assim água doce à superfície. Ainda não podemos prever o que acontecerá; precisamos de simulações climáticas para entender melhor como a dinâmica de circulação do Oceano Antártico irá evoluir no futuro. "
Chegando ao âmago da questão
A reconstrução histórica da mistura do oceano foi feita usando um núcleo de sedimentos com 169 metros de comprimento, retirado do fundo do oceano a uma profundidade de 2.800 metros, cerca de 2500 km da costa da África do Sul. O núcleo foi extraído durante a década de 1990 como parte do International Ocean Drilling Project (IODP) e armazenado desde então na Alemanha. A equipe teve acesso ao núcleo por meio da participação ativa da Suíça no IODP, que foi apoiado pela Swiss National Science Foundation.
Durante seu Ph.D. na ETH Zurique, Adam Hasenfratz cortou o núcleo em fatias de milhares de centímetros de espessura, cada um correspondendo a cerca de um século de depósitos. De cada fatia, ele isolou e analisou conchas de foraminíferos, protozoários com esqueleto de calcita. A composição química das conchas depende das condições marinhas durante a formação das conchas, em particular a salinidade e a temperatura da água.
"Inicialmente, todos os especialistas nos disseram que nosso projeto estava condenado porque o número de foraminíferos seria muito pequeno para realizar as análises físico-químicas necessárias ", diz Samuel Jaccard. "Mas Adam teve sucesso no desenvolvimento de novas técnicas que lhe permitiram analisar quantidades muito pequenas de material. Isso nos permitiu rastrear a evolução da salinidade e da temperatura da água." Hasenfratz identificou duas espécies que vivem no fundo do oceano (Melonis pompilioides) ou na superfície do oceano (Neogloboquadrina pachyderma). Isso lhe permitiu obter informações sobre a temperatura e a salinidade das águas profundas e superficiais durante um período de mais de um milhão de anos.
Como acontece, a proporção de magnésio para cálcio presente em uma concha foraminíferos depende da temperatura da água quando a concha está sendo formada. Esse dado permite deduzir a salinidade da água com base na relação de dois isótopos de oxigênio (O16 e O18) presentes na calcita (CaCO 3 ) Concha, que reflete a temperatura e a salinidade da água. Como a água do mar contendo o isótopo leve O16 evapora mais facilmente, a proporção dos isótopos de oxigênio fornece uma indicação da taxa de evaporação e, conseqüentemente, a salinidade e a temperatura da água.
A análise mostra que as águas superficiais resfriaram ao longo dos últimos milhões de anos, especialmente durante a era do gelo. Isso reduziu a diferença de temperatura entre a superfície e o frio, águas profundas, que, em princípio, deveria ter intensificado a mistura. Mas essa tendência foi revertida pela diminuição acentuada da salinidade das águas superficiais, que se tornou menos denso e, portanto, menos suscetível a se misturar com as camadas profundas. O estudo mostra que a mistura das águas diminuiu significativamente, o que permitiu que as águas profundas sequestrassem mais CO dissolvido 2 , com consequências importantes para a evolução do clima.
