Durante os períodos glaciais anteriores, a Terra estava cerca de 6ºC mais fria e os continentes do hemisfério norte foram cobertos por mantos de gelo de até 4 quilômetros de espessura. Contudo, a terra não teria sido tão fria, nem os mantos de gelo tão imensos, se não fosse pelos efeitos do gelo marinho no outro lado do planeta.

Essa é a conclusão de um estudo publicado esta semana no Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América por uma equipe de cientistas do IBS Center for Climate Physics (ICCP) em Busan, Coreia do Sul e Universidade do Havaí em Manoa, em Honolulu, OI, EUA. No estudo, os cientistas investigaram que papel o gelo marinho (água do oceano congelada) no Oceano Antártico ao redor da Antártica desempenhou nas transições climáticas anteriores. Eles descobriram que, em condições glaciais, o gelo marinho não apenas inibe a liberação de dióxido de carbono da superfície do oceano para a atmosfera, mas também aumenta o armazenamento de carbono nas profundezas do oceano. Esses processos retêm carbono extra no oceano que, de outra forma, escaparia para a atmosfera como CO ₂ , aquecer o planeta, e reduzir as amplitudes glaciais.

Sabemos por bolhas de ar presas em núcleos de gelo que a concentração de dióxido de carbono na atmosfera durante os períodos glaciais frios era 80-100 partes por milhão (ppm) mais baixa do que os níveis pré-industriais (280 ppm). Como os mantos de gelo também reduziram a quantidade de carbono armazenado na terra, o carbono que falta deve ter sido armazenado no oceano. Não ficou claro por muitas décadas quais processos foram responsáveis ​​por essa reorganização massiva do ciclo global do carbono durante os períodos glaciais, mas os cientistas suspeitaram que o Oceano Antártico provavelmente desempenhou um papel importante, devido a dois recursos exclusivos. Primeiro, o mais denso, e, portanto, o tipo de água mais profunda do oceano é formado perto da Antártica, apropriadamente denominado "Água de Fundo da Antártica". Segundo, é o único lugar onde as águas profundas do oceano podem mover-se livremente para a superfície devido à ação dos ventos. Como resultado, "Os processos que ocorrem na superfície do Oceano Antártico têm um efeito profundo nas profundezas do oceano e na quantidade de carbono que é armazenada lá, "explica o Dr. Karl Stein, Cientista do ICCP e principal autor do estudo.

Por sua vez, mudanças na extensão do gelo marinho no Oceano Antártico impactam o armazenamento de carbono por meio da formação de águas profundas e da interação com a água de ressurgência. O gelo marinho contém muito pouco sal, então, quando a água do oceano congela em gelo, a água restante é uma salmoura extremamente salgada. Este frio, água salgada é muito densa, afundando no fundo do oceano e formando as águas do fundo da Antártica. Conforme o clima fica mais frio, ocorre mais formação de gelo marinho e mais salmoura e águas de fundo mais pesadas são formadas. O gelo marinho eventualmente cresce sob condições glaciais até cobrir uma grande parte do Oceano Antártico. Isso significa que a água que aflora das profundezas do oceano atinge a superfície sob o gelo marinho. "As águas profundas do oceano armazenam grandes quantidades de carbono, antes da queima de combustível fóssil em grande escala, a ressurgência da água no Oceano Antártico foi uma fonte de carbono para a atmosfera, "explica a Dra. Eun Young Kwon, Líder de projeto associado do ICCP e co-autor do estudo. Ela adiciona, "Se o gelo do mar cobriu a área das águas emergentes sob condições glaciais, poderia atuar como uma tampa para a liberação de gás carbônico. "

Para investigar os efeitos físicos do gelo marinho no oceano, a equipe usou um modelo de computador climático para realizar simulações que cobriram os últimos 784, 000 anos de história do clima da Terra, abrangendo os últimos oito ciclos glaciais. "O experimento do modelo é único porque estudos anteriores cobriram apenas um único período de tempo, normalmente o último instantâneo máximo glacial 21, 000 anos atrás, ou modelos usados ​​que eram muito simples para capturar esses processos do Oceano Antártico, "diz Tobias Friedrich, co-autor do estudo. "Isso nos permitiu, pela primeira vez, olhar para o momento dos impactos do gelo marinho, além de avaliar sua magnitude. "A equipe usou um modelo separado para o ciclo do carbono para quantificar os impactos do gelo marinho e as mudanças na circulação do oceano no dióxido de carbono atmosférico.

Seus resultados mostram que o gelo marinho tem o maior impacto no armazenamento de carbono por meio da formação da Água Antártica de Fundo, conduzindo a uma redução de 30 ppm de CO atmosférico ₂ . "O aumento da formação de gelo marinho durante os períodos glaciais causa um aumento na diferença de densidade entre a água do fundo e a água acima, "diz o Dr. Axel Timmermann, co-autor do estudo e Diretor do ICCP. “Quanto maior a diferença de densidade entre duas massas de água, mais difícil é misturá-los. "A mistura reduzida significa que mais carbono pode ser armazenado nas profundezas do oceano. este processo está relacionado à criação de gelo marinho no Oceano Antártico, que pode ocorrer no início de um ciclo glacial. Mais tarde no ciclo glacial, o gelo marinho cobre uma área grande o suficiente do Oceano Antártico que pode "tampar" a liberação de dióxido de carbono da água que aflora, causando uma redução adicional de 10 ppm do nível na atmosfera.

"Os resultados mostram que o gelo marinho do Oceano Antártico pode responder rapidamente ao resfriamento do clima, amplificando fortemente os ciclos glaciais, "diz Karl Stein. No entanto, muito mais trabalho precisa ser feito antes que o quebra-cabeça do ciclo climático glacial do carbono seja concluído. “Ainda não sabemos como o resfriamento inicial e a redução do carbono atmosférico são acionados, mas achamos que está relacionado ao crescimento das camadas de gelo no hemisfério norte e as mudanças correspondentes na salinidade do oceano, "explica Axel Timmermann.