As forças que moldam a superfície da Terra são registradas em vários registros naturais, de anéis de árvores a formações de cavernas.

Em um estudo recente, pesquisadores da Universidade do Texas em Austin mostram que outro registro natural - sedimentos agrupados nas margens da bacia - oferece aos cientistas uma ferramenta poderosa para compreender as forças que moldaram nosso planeta ao longo de milhões de anos, com implicações na compreensão dos dias atuais

O estudo foi publicado na revista Geologia e usa um modelo de computador para conectar padrões distintos nos depósitos sedimentares às mudanças no clima e na atividade tectônica.

"Estamos tentando encontrar uma maneira de distinguir a tectônica e os sinais climáticos, "disse o autor principal Jinyu Zhang, pesquisador associado do Bureau of Economic Geology da UT. "Ao usar este modelo numérico, repentinamente temos o poder de simular o mundo sob diferentes tectônicas e climas."

Zoltán Sylvester e Jacob Covault, ambos cientistas pesquisadores da agência, é co-autor do artigo.

Os geocientistas há muito procuram em bacias sedimentares pistas sobre o clima anterior da Terra. Isso porque o fornecimento de sedimentos está intimamente ligado a fatores ambientais, como chuva ou neve, que influenciam a criação de sedimentos por meio da erosão e do transporte de sedimentos ao longo de uma paisagem e para dentro de uma bacia. Fatores tectônicos também influenciam a criação de sedimentos, com elevação crescente associada a mais sedimentos e diminuição da elevação com menos.

Contudo, apesar do conhecimento do suprimento de sedimentos estar ligado ao clima e à tectônica, os pesquisadores disseram que pouco se sabe sobre como as mudanças nesses fenômenos influenciam diretamente como os sedimentos são depositados ao longo das margens da bacia em longas escalas de tempo.

Este estudo muda isso, com Zhang usando o programa de computador de código aberto pyBadlands para criar um modelo 3-D "fonte-para-sumir" que rastreia as mudanças na precipitação, a elevação tectônica e o nível do mar influenciam a erosão e deposição de sedimentos. O modelo usa topografia inspirada nas montanhas do Himalaia e no delta do rio Indus para rastrear o sedimento que sai das montanhas, através de um sistema fluvial, e se instala na margem da bacia ao longo de milhões de anos.

“Este é um dos primeiros [modelos] a colocar a parte da evolução da paisagem com a resposta estratigráfica, resposta deposicional, e faça isso em 3-D, "Covault disse." Jinyu deu um grande passo para colocar tudo isso junto. "

Os pesquisadores executaram 14 cenários diferentes, cada um com um clima diferente, tectônico, e configurações do nível do mar - ao longo de um período de tempo simulado de 30 milhões de anos para investigar mudanças na topografia da paisagem e deposição de sedimentos.

Os diferentes cenários criaram padrões distintos na deposição de sedimentos, o que permitiu aos pesquisadores tirar conclusões gerais sobre como os fatores tectônicos e climáticos afetam o crescimento da margem da bacia. Por exemplo, mudanças na elevação levam milhões de anos para afetar a mudança nos sedimentos da margem da bacia, mas assim que essas mudanças entrarem em vigor, eles estabelecem uma nova linha de base para o comportamento. Em contraste, mudanças na precipitação causam mudanças muito mais abruptas, seguido por um retorno ao comportamento deposicional observado antes da mudança climática.

Os cenários mostraram que o nível do mar pode complicar potencialmente a entrega do sinal de mudança tectônica para a bacia. Por exemplo, um aumento no nível do mar inundou as regiões costeiras e interferiu com os sedimentos que atingiram a margem da bacia. Mas quando este cenário foi combinado com o aumento da precipitação, o suprimento de sedimentos era grande o suficiente para chegar à margem da bacia.

Gary Hampson, um professor do Imperial College London que não fez parte do estudo, disse que o modelo fornece orientações importantes para geocientistas que procuram reconstruir o passado da Terra.

"Os resultados aumentam a confiança com a qual os geocientistas podem interpretar as histórias tectônicas e climáticas nos arquivos geológicos das margens da bacia, " ele disse.

Zhang passou os últimos dois anos aprendendo a linguagem de programação Python para que pudesse usar o software pyBadlands, que foi desenvolvido por Tristan Salles da Universidade de Sydney.

Sylvester, que utiliza ferramentas semelhantes para estudar erosão e sedimentação em sistemas fluviais, disse que as ferramentas de computação disponíveis para geocientistas estão tornando questões de longa data, porém fundamentais, em geociências mais acessíveis do que nunca.

"É um momento emocionante, "disse ele." Está cada vez mais fácil investigar o registro estratigráfico de forma quantitativa.