A forma da órbita da Terra em torno do Sol e a orientação de seu eixo sofrem variações regulares ao longo de períodos de milhares a milhões de anos. Essas variações - conhecidas como ciclos de Milankovitch em homenagem ao geofísico sérvio Milutin Milankovitch - afetam a quantidade de luz solar que atinge a superfície do planeta.

Os ciclos de Milankovitch são um dos principais motores do nosso clima. Hoje sabemos muito sobre essas variações porque podemos medi-las com precisão. A evidência de mudanças climáticas devido a mudanças na órbita da Terra está presente no registro geológico das últimas centenas de milhões de anos. A evidência aparece como variações na espessura e composição das camadas sedimentares de rocha.

Contudo, quase nada se sabe sobre essas mudanças climáticas no passado, tendo em mente que a Terra tem 4,5 bilhões de anos. Não fomos capazes de aprender muito sobre como esses ciclos de Milankovitch variaram ao longo da história da Terra - até agora.

Somos parte de uma pequena equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Utrecht, University of Geneva e Université du Québec à Montréal, que realizam um exame cuidadoso dos padrões de estratificação rítmica em rochas. Em seguida, combinamos esses dados com determinações precisas de idade para calcular a taxa com que os sedimentos são depositados. Isso nos permite descobrir os segredos do clima da Terra bilhões de anos atrás.

História profunda

Em um local, os tipos de sedimentos depositados em um determinado momento variam em função do clima. Os cientistas estudaram essas variações no registro sedimentar em detalhes, permitindo que as mudanças climáticas no passado fossem identificadas com precisão. Tipicamente, o método usado para estudar essas variações é a análise espectral, onde ferramentas estatísticas determinam se há variações cíclicas nas camadas de rocha.

Um experimento de pensamento simples pode ser útil para entender como as mudanças no clima podem afetar o registro de rochas.

Por exemplo, se você está em uma praia, a localização do oceano está ligada à quantidade de luz solar que atinge a superfície da Terra. Se a Terra estivesse um pouco mais longe do sol, ou o eixo da Terra estava apontando um pouco mais para longe, o clima seria mais frio. Parte da água dos oceanos seria armazenada nas geleiras terrestres, e isso causaria uma queda no nível do mar. Você estaria então mais para o interior e o sedimento depositado sob seus pés seria fundamentalmente diferente da areia da praia. O oposto ocorreria se a Terra estivesse um pouco mais perto do sol, você não estaria em uma praia, mas em algum lugar no fundo do oceano, quando o derretimento das geleiras faz com que o nível do mar suba.

Bilhões de anos atrás, as condições na Terra eram fundamentalmente diferentes das atuais:não havia oxigênio livre na atmosfera, a atividade vulcânica era mais violenta e nenhuma vegetação ou vida multicelular havia se desenvolvido. No entanto, deve ter havido flutuações na órbita da Terra e no eixo que afetou o clima na época, e possivelmente até afetou o início da vida e a química dos oceanos.

Formações de ferro em faixas

Nossa equipe de pesquisa tem buscado evidências de variações climáticas cíclicas em formações ferríferas em faixas de 2,5 bilhões de anos (BIFs). BIFs são ricos em ferro, rochas com camadas distintas que foram amplamente depositadas no fundo do oceano e agora são encontradas nas partes mais antigas existentes da crosta terrestre. Esses tipos de rocha não são encontrados atualmente e os cientistas têm se esforçado para entender sua formação e sua aparência em faixas.

Até agora, os cientistas explicaram a deposição dessas formações de ferro e suas camadas regulares principalmente como sendo devido à atividade vulcânica submarina, a fonte hidrotérmica do ferro. Além disso, a evolução da fotossíntese nesta época pode ter produzido oxigênio nas partes mais rasas do oceano. Isso teria feito com que o ferro reduzido dissolvido na água se tornasse oxidado e insolúvel, e então cairia no fundo do oceano.

Nosso estudo é o primeiro a vincular de forma conclusiva as alternâncias regulares nos BIFs às mudanças cíclicas na órbita da Terra em torno do Sol, com períodos de 405, 000 anos e 1,4 a 1,6 milhões de anos. Conseguimos isso combinando a análise espectral de camadas sedimentares na África do Sul com datação muito precisa de urânio-chumbo para calcular a taxa em que os sedimentos foram depositados. Nossa pesquisa mostra que os ciclos de Milankovitch 2,5 bilhões de anos atrás tiveram um grande efeito no clima do planeta e na deposição de ferro nos oceanos.

Descobrimos que os atuais 405, O ciclo de 000 anos ocorreu há 2,5 bilhões de anos. Também encontramos um ciclo que leva de 1,4 a 1,6 milhão de anos. Este ciclo pode ser um ciclo Milankovitch moderno, o ciclo atual mais próximo leva ~ 2,4 milhões de anos. Nós interpretamos a diferença de tempo como sendo devida ao comportamento caótico dos planetas em nosso sistema solar, que afeta a duração de alguns dos ciclos de Milankovitch.

Arquivos de alta resolução

Esta descoberta emocionante indica que os BIFs podem ser considerados um arquivo de alta resolução do clima astronômico 2,5 bilhões de anos atrás. Esta informação terá implicações fundamentais para nossa compreensão de como o sistema solar evoluiu ao longo do tempo. Até agora, modelos astrofísicos mostram como o sistema solar pode ter se formado e os telescópios modernos nos permitiram entender como o sistema solar se parece atualmente. Faltam informações sobre como começamos a configuração do início até os dias atuais.

Mais pesquisas sobre as camadas cíclicas em BIFs serão a chave para entender exatamente como o sistema climático da Terra primitiva respondeu às variações astronômicas.

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