Cerca de 120 milhões de anos atrás, a Terra experimentou uma perturbação ambiental extrema que sufocou o oxigênio de seus oceanos.

Conhecido como evento anóxico oceânico (OAE) 1a, a água sem oxigênio levou a uma pequena - mas significativa - extinção em massa que afetou todo o globo. Durante esta idade, no Período Cretáceo Inferior, uma família inteira de nanoplâncton marinho virtualmente desapareceu.

Ao medir a abundância de isótopos de cálcio e estrôncio em fósseis de nanoplâncton, Cientistas da Terra do noroeste concluíram que a erupção da grande província ígnea do planalto de Ontong Java (LIP) desencadeou diretamente o OAE1a. Aproximadamente do tamanho do Alasca, o Ontong Java LIP estourou por sete milhões de anos, tornando-o um dos maiores eventos LIP conhecidos de todos os tempos. Durante este tempo, ele expeliu toneladas de dióxido de carbono (CO ₂ ) na atmosfera, empurrando a Terra para um período de estufa que acidificou a água do mar e sufocou os oceanos.

"Voltamos no tempo para estudar os períodos de efeito estufa porque a Terra está se encaminhando para outro período de efeito estufa agora, "disse Jiuyuan Wang, um Ph.D. da Northwestern aluno e primeiro autor do estudo. "A única maneira de olhar para o futuro é entender o passado."

O estudo foi publicado online na semana passada (16 de dezembro) no jornal Geologia . É o primeiro estudo a aplicar medições de isótopos de estrôncio estáveis ​​ao estudo de eventos anóxicos oceânicos antigos.

Andrew Jacobson, Bradley Sageman e Matthew Hurtgen - todos professores de ciências terrestres e planetárias do Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern - co-autores do artigo. Wang é co-aconselhado pelos três professores.

Pistas dentro dos núcleos

Conchas de nanoplâncton e muitos outros organismos marinhos constroem suas conchas de carbonato de cálcio, que é o mesmo mineral encontrado no giz, calcário e alguns comprimidos antiácidos. Quando CO atmosférico ₂ se dissolve na água do mar, forma um ácido fraco que pode inibir a formação de carbonato de cálcio e pode até dissolver carbonato preexistente.

Para estudar o clima da Terra durante o Cretáceo Inferior, os pesquisadores da Northwestern examinaram um 1, Núcleo de sedimentos com 600 metros de comprimento retirado das montanhas do Pacífico médio. Os carbonatos no núcleo são formados em águas rasas, ambiente tropical há aproximadamente 127 a 100 milhões de anos e atualmente são encontrados nas profundezas do oceano.

"Quando você considera o ciclo do carbono da Terra, carbonato é um dos maiores reservatórios de carbono, "Sageman disse." Quando o oceano acidifica, basicamente derrete o carbonato. Podemos ver esse processo impactando o processo de biomineralização de organismos que usam carbonato para construir suas conchas e esqueletos agora, e é uma consequência do aumento observado no CO atmosférico ₂ devido às atividades humanas. "

Estrôncio como evidência corroborante

Vários estudos anteriores analisaram a composição isotópica de cálcio do carbonato marinho do passado geológico. Os dados podem ser interpretados de várias maneiras, Contudo, e o carbonato de cálcio pode mudar ao longo do tempo, obscurecendo sinais adquiridos durante sua formação. Neste estudo, os pesquisadores do noroeste também analisaram isótopos estáveis ​​de estrôncio - um oligoelemento encontrado em fósseis de carbonato - para obter uma imagem mais completa.

"Os dados de isótopos de cálcio podem ser interpretados de várias maneiras, "Jacobson disse." Nosso estudo explora as observações de que os isótopos de cálcio e estrôncio se comportam de forma semelhante durante a formação de carbonato de cálcio, mas não durante a alteração que ocorre no sepultamento. Neste estudo, o isótopo cálcio-estrôncio 'multi-proxy' fornece fortes evidências de que os sinais são 'primários' e se relacionam com a química da água do mar durante o OAE1a. "

"Isótopos de estrôncio estáveis ​​são menos propensos a sofrer alterações físicas ou químicas ao longo do tempo, "Wang acrescentou." Isótopos de cálcio, por outro lado, pode ser facilmente alterado sob certas condições. "

A equipe analisou isótopos de cálcio e estrôncio usando técnicas de alta precisão no laboratório limpo de Jacobson em Northwestern. Os métodos envolvem dissolver amostras de carbonato e separar os elementos, seguido por análise com um espectrômetro de massa de ionização térmica.

Os pesquisadores há muito suspeitam que as erupções LIP causam a acidificação do oceano. “Há uma ligação direta entre a acidificação dos oceanos e o CO atmosférico ₂ níveis, "Jacobson disse." Nosso estudo fornece evidências-chave ligando a erupção do Ontong Java Plateau LIP à acidificação do oceano. Isso é algo que as pessoas esperavam que ocorresse com base nas pistas do registro fóssil, mas faltavam dados geoquímicos. "

Modelando o aquecimento futuro

Compreendendo como os oceanos responderam ao aquecimento extremo e ao aumento do CO atmosférico ₂ , os pesquisadores podem entender melhor como a Terra está respondendo à corrente, mudanças climáticas causadas pelo homem. Os humanos estão atualmente empurrando a Terra para um novo clima, que está acidificando os oceanos e provavelmente causando outra extinção em massa.

"A diferença entre os períodos passados ​​de estufa e o aquecimento atual causado pelo homem está na escala de tempo, "Sageman disse." Eventos passados ​​se desenrolaram ao longo de dezenas de milhares a milhões de anos. Estamos fazendo com que o mesmo nível de aquecimento (ou mais) aconteça em menos de 200 anos. "

"A melhor maneira de entender o futuro é por meio da modelagem de computador, "Jacobson acrescentou." Precisamos de dados climáticos do passado para ajudar a formar modelos mais precisos do futuro. "