Nos últimos 540 milhões de anos, a Terra resistiu a três grandes eras do gelo - períodos durante os quais as temperaturas globais despencaram, produzindo extensos mantos de gelo e geleiras que se estenderam além das calotas polares.

Agora cientistas do MIT, a Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, e a Universidade da Califórnia em Berkeley identificaram o provável gatilho para essas eras glaciais.

Em um estudo publicado em Ciência , a equipe relata que cada uma das três últimas grandes eras glaciais foi precedida por "colisões de arco-continente" tropicais - engavetamentos tectônicos que ocorreram perto do equador da Terra, em que as placas oceânicas percorreram as placas continentais, expondo dezenas de milhares de quilômetros de rocha oceânica a um ambiente tropical.

Os cientistas dizem que o calor e a umidade dos trópicos provavelmente desencadearam uma reação química entre as rochas e a atmosfera. Especificamente, o cálcio e o magnésio das rochas reagiram com o dióxido de carbono atmosférico, puxando o gás para fora da atmosfera e sequestrando-o permanentemente na forma de carbonatos, como o calcário.

Hora extra, os pesquisadores dizem, este processo de intemperismo, ocorrendo em milhões de quilômetros quadrados, poderia extrair dióxido de carbono suficiente da atmosfera para resfriar as temperaturas em todo o mundo e, por fim, iniciar uma era do gelo.

"Achamos que as colisões do arco-continente em baixas latitudes são o gatilho para o resfriamento global, "diz Oliver Jagoutz, um professor associado do Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias. "Isso pode ocorrer em 1-5 milhões de quilômetros quadrados, o que parece muito. Mas na realidade, é uma faixa muito fina da Terra, sentado no local certo, que pode mudar o clima global. "

Os co-autores de Jagoutz são Francis Macdonald e Lorraine Lisiecki, da UC Santa Barbara, e Nicholas Swanson-Hysell e Yuem Park de UC Berkeley.

Um gatilho tropical

Quando uma placa oceânica empurra contra uma placa continental, a colisão normalmente cria uma cadeia de montanhas de rocha recém-exposta. A zona de falha ao longo da qual as placas oceânica e continental colidem é chamada de "sutura". Hoje, certas cadeias de montanhas, como o Himalaia, contêm suturas que migraram de seus pontos de colisão originais, à medida que os continentes mudaram ao longo de milênios.

Em 2016, Jagoutz e seus colegas refizeram os movimentos de duas suturas que hoje constituem o Himalaia. Eles descobriram que ambas as suturas resultavam da mesma migração tectônica. Oitenta milhões de anos atrás, como o supercontinente conhecido como Gondwana moveu-se para o norte, parte da massa de terra foi esmagada contra a Eurásia, expor uma longa linha de rocha oceânica e criar a primeira sutura; 50 milhões de anos atrás, outra colisão entre os supercontinentes criou uma segunda sutura.

A equipe descobriu que ambas as colisões ocorreram em zonas tropicais perto do equador, e ambos precederam os eventos de resfriamento atmosférico global em vários milhões de anos - o que é quase instantâneo em uma escala de tempo geológica. Depois de analisar as taxas em que as rochas oceânicas expostas, também conhecido como ofiolites, poderia reagir com o dióxido de carbono nos trópicos, os pesquisadores concluíram que, dada sua localização e magnitude, ambas as suturas poderiam ter sequestrado dióxido de carbono suficiente para resfriar a atmosfera e desencadear as duas eras glaciais.

Interessantemente, eles descobriram que esse processo provavelmente foi responsável pelo fim das duas eras glaciais também. Ao longo de milhões de anos, a rocha oceânica que estava disponível para reagir com a atmosfera eventualmente erodiu, substituída por uma nova rocha que absorveu muito menos dióxido de carbono.

“Mostramos que esse processo pode iniciar e terminar a glaciação, "Jagoutz diz." Então nos perguntamos, com que frequência isso funciona? Se nossa hipótese estiver correta, devemos descobrir que, para cada vez que há um evento de resfriamento, há muitas suturas nos trópicos. "

Expondo as suturas da Terra

Os pesquisadores analisaram se eras glaciais ainda mais antigas na história da Terra estavam associadas a colisões de arco-continente semelhantes nos trópicos. Eles realizaram uma extensa pesquisa de literatura para compilar as localizações de todas as principais zonas de sutura na Terra hoje, e então usou uma simulação de computador de placas tectônicas para reconstruir o movimento dessas zonas de sutura, e as placas continentais e oceânicas da Terra, de volta no tempo. Desta maneira, eles foram capazes de identificar aproximadamente onde e quando cada sutura foi formada originalmente, e quanto tempo cada sutura foi esticada.

Eles identificaram três períodos nos últimos 540 milhões de anos em que grandes suturas, de cerca de 10, 000 quilômetros de comprimento, foram formados nos trópicos. Cada um desses períodos coincidiu com cada um dos três principais, bem conhecidas eras do gelo, no Ordoviciano Superior (455 a 440 milhões de anos atrás), o Permo-Carbonífero (335 a 280 milhões de anos atrás), e o Cenozóico (35 milhões de anos atrás até os dias atuais). Mais importante, eles descobriram que não houve eras do gelo ou eventos de glaciação durante os períodos em que as principais zonas de sutura se formaram fora dos trópicos.

"Descobrimos que toda vez que havia um pico na zona de sutura nos trópicos, houve um evento de glaciação, "Jagoutz diz." Então, toda vez que você começa, dizer, 10, 000 quilômetros de suturas nos trópicos, você tem uma idade do gelo. "

Ele observa que uma grande zona de sutura, abrangendo cerca de 10, 000 quilômetros, ainda está ativo hoje na Indonésia, e é possivelmente responsável pelo atual período glacial da Terra e o aparecimento de extensas camadas de gelo nos pólos.

Esta zona tropical inclui alguns dos maiores corpos ofiolíticos do mundo e atualmente é uma das regiões mais eficientes da Terra para absorver e sequestrar dióxido de carbono. Como as temperaturas globais estão subindo como resultado do dióxido de carbono de origem humana, alguns cientistas propuseram triturar grandes quantidades de ofiolitos e espalhar os minerais por todo o cinturão equatorial, em um esforço para acelerar esse processo de resfriamento natural.

Mas Jagoutz diz que o ato de triturar e transportar esses materiais pode produzir mais, emissões de carbono não intencionais. E não está claro se tais medidas podem causar algum impacto significativo em nossas vidas.

"É um desafio fazer esse processo funcionar em escalas de tempo humanas, "Jagoutz diz." A Terra faz isso lentamente, processo geológico que nada tem a ver com o que fazemos hoje à Terra. E não vai nos prejudicar, nem nos salvar. "