O Oceano Antártico desempenhou um papel crítico no rápido aumento do dióxido de carbono atmosférico durante o último degelo que ocorreu 20, 000 a 10, 000 anos atrás, de acordo com um novo relatório do geoquímico do Boston College Xingchen (Tony) Wang e uma equipe internacional na edição online do Avanços da Ciência .

Neste novo estudo, Wang e seus co-autores analisaram fósseis de coral do fundo do mar de 20, 000 a 10, 000 anos atrás, quando o dióxido de carbono atmosférico estava em alta.

Ao examinar as assinaturas químicas de nitrogênio e carbono nos fósseis de coral, os pesquisadores revelaram que o sequestro de carbono oceânico diminuiu à medida que o fitoplâncton falhava em devorar os macronutrientes fornecidos pelas correntes de ressurgência no Oceano Antártico e prendia o dióxido de carbono nas profundezas do oceano.

À medida que os níveis de dióxido de carbono atmosférico aumentam devido às atividades humanas - dominadas pelo consumo de combustível fóssil - as descobertas levantam questões sobre a capacidade do oceano de absorver o dióxido de carbono antropogênico e as consequências ambientais, incluindo o aquecimento global, elevação do nível do mar, e incêndios florestais mais frequentes, de acordo com Wang.

Por todo o dióxido de carbono emitido pelas atividades humanas desde a revolução industrial, cerca de 50 por cento permaneceram na atmosfera, com cerca de um quarto absorvido pelo oceano e aproximadamente 25 por cento sequestrado pelo ecossistema terrestre. Para prever melhor o destino do dióxido de carbono antropogênico no futuro, Wang e seus colaboradores analisaram as variações anteriores do dióxido de carbono atmosférico antes de qualquer atividade humana significativa, a partir de 20, 000 a 10, 000 anos atrás, quando a Terra estava saindo da última era do gelo.

"Uma compreensão mais clara das variações do dióxido de carbono no passado fornece informações importantes sobre o destino do dióxido de carbono antropogênico no futuro, "disse Wang, um professor assistente no Departamento de Ciências da Terra e Ambientais.

Ao estudar as bolhas de ar presas no gelo antigo da Antártica, os cientistas aprenderam que a concentração atmosférica de dióxido de carbono durante as eras glaciais era cerca de 30% menor do que o nível pré-industrial. Esse nível mais baixo de dióxido de carbono encorajou o crescimento de grandes mantos de gelo na América do Norte e resfriou a Terra da era do gelo. Contudo, houve fortes debates sobre por que a concentração de dióxido de carbono era mais baixa durante as eras glaciais. Em um estudo anterior liderado por Wang, ele encontrou fortes evidências sugerindo que o Oceano Antártico foi em grande parte responsável pelas baixas concentrações de dióxido de carbono durante as eras glaciais.

Crescimento do fitoplâncton no oceano, suportado por macronutrientes nitrogênio e fósforo, assimila o dióxido de carbono da atmosfera e os transforma em carbono orgânico. Quando esses organismos morrem, sua biomassa afunda nas profundezas do oceano e se decompõe em dióxido de carbono. Este processo, chamada de "bomba biológica", transfere dióxido de carbono da atmosfera e da superfície do oceano para o escuro, oceano profundo. Na maior parte do oceano moderno, o fitoplâncton consome todos os nutrientes fornecidos ao oceano ensolarado e a "bomba biológica" atinge sua eficiência máxima. Contudo, no Oceano Antártico, o crescimento do fitoplâncton é limitado pelo fornecimento do principal nutriente de ferro, bem como a luz do sol. Como resultado, grandes quantidades de nitrogênio e fósforo permanecem nesta região do oceano, representando uma oportunidade perdida para o sequestro de dióxido de carbono atmosférico.

Ao analisar a composição isotópica do nitrogênio em fósseis de coral do fundo do mar, Wang descobriu que a bomba biológica no Oceano Antártico foi mais eficiente durante a última era do gelo, sequestrando mais dióxido de carbono da atmosfera e, assim, reduzindo a concentração de dióxido de carbono atmosférico.

O nitrogênio tem dois isótopos estáveis, Nitrogênio-14 e Nitrogênio-15, com o nitrogênio-15 representando aproximadamente 0,4 por cento do total de átomos de nitrogênio na natureza. As pequenas variações nas proporções de Nitrogênio-15 para Nitrogênio-14 em amostras naturais contêm informações úteis sobre a ciclagem do nitrogênio no oceano. Por exemplo, quando o fitoplâncton assimila nitrogênio para construir sua biomassa, eles preferem nitrogênio-14 a nitrogênio-15, deixando para trás o nitrogênio que é enriquecido em Nitrogênio-15.

Wang desenvolveu anteriormente um método altamente sensível e preciso para medir as proporções dos isótopos de nitrogênio no esqueleto do coral com um espectrômetro de massa. Essa capacidade permitiu que ele medisse a composição isotópica do nitrogênio em fósseis de coral do fundo do mar do Oceano Antártico.

"Os corais do fundo do mar são um arquivo maravilhoso para estudar a história do oceano. Você pode encontrá-los em muitos lugares no fundo do oceano. E suas idades podem ser conhecidas com muita precisão usando métodos de datação radiométrica, "disse Tao Li da Universidade de Nanjing, primeiro autor do novo estudo, intitulado "Mudanças rápidas na circulação e biogeoquímica do Oceano Antártico durante os eventos do ciclo do carbono deglacial."

Neste novo estudo, Wang e seus co-autores se concentraram em fósseis de coral de alto mar bem datados de 20, 000 a 10, 000 anos atrás, quando o dióxido de carbono atmosférico estava aumentando do nível da era do gelo ao nível pré-industrial. As idades precisas dos fósseis de coral do fundo do mar tornaram possível comparar diretamente as mudanças no Oceano Antártico com o registro de dióxido de carbono dos núcleos de gelo na Antártica.

"Se você olhar atentamente para o registro de dióxido de carbono durante o degelo, você verá que há alguns saltos repentinos, "disse Wang." Cada um desses saltos é um aumento de 10-15 partes por milhão de dióxido de carbono ao longo de 100 a 200 anos. Isso é muito rápido, mas não entendemos muito bem por que esses saltos aconteceram. "

Os novos dados de fósseis de coral do fundo do mar, incluindo isótopos de nitrogênio e radiocarbono, sugerem que o Oceano Antártico também foi a principal causa desses rápidos saltos de dióxido de carbono 20, 000-10, 000 anos atrás. Quando essas mudanças rápidas de dióxido de carbono aconteceram, a bomba biológica no Oceano Antártico foi menos eficiente e a ventilação do Oceano Antártico foi mais rápida, o estudo descobriu.

"Contudo, deve-se notar que o atual aumento antropogênico de dióxido de carbono é pelo menos 10 vezes mais rápido do que esses rápidos saltos naturais de dióxido de carbono durante o último degelo. Estamos mudando nosso planeta em um ritmo sem precedentes, "disse Wang.

Wang disse que planeja continuar sua pesquisa sobre as variações anteriores de dióxido de carbono na atmosfera usando corais de águas profundas.

"É muito emocionante coletar corais do fundo do mar usando veículos operados remotamente, "disse Wang." Pretendemos ir à margem do Brasil para a próxima fase de nossas pesquisas. "