p A temperatura de um planeta está ligada à diversidade de vida que ele pode suportar. Os geólogos do MIT agora reconstruíram uma linha do tempo da temperatura da Terra durante o início da era Paleozóica, entre 510 e 440 milhões de anos atrás - um período crucial quando os animais se tornaram abundantes em um mundo anteriormente dominado por micróbios. p Em um estudo publicado hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences , os pesquisadores registram quedas e picos na temperatura global durante o início do Paleozóico. Eles relatam que essas variações de temperatura coincidem com as mudanças na diversidade da vida no planeta:climas mais quentes favorecem a vida microbiana, enquanto as temperaturas mais baixas permitiram que animais mais diversos florescessem.

p O novo recorde, mais detalhado do que os cronogramas anteriores deste período, baseia-se na análise da equipe de lamas carbonáticas - um tipo comum de calcário que se forma a partir de sedimentos ricos em carbonatos depositados no fundo do mar e compactados ao longo de centenas de milhões de anos.

p "Agora que mostramos que você pode usar essas lamas carbonáticas como registros climáticos, que abre a porta para olhar para trás em toda esta outra parte da história da Terra onde não há fósseis, quando as pessoas não sabem muito sobre como era o clima, "diz o autor principal Sam Goldberg, um estudante de pós-graduação no Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias (EAPS).

p Os co-autores de Goldberg são Kristin Bergmann, o D. Reid Weedon, Professor Jr. de Desenvolvimento de Carreira na EAPS, junto com Theodore Present of Caltech e Seth Finnegan da University of California at Berkeley.

p Além dos fósseis

p Para estimar a temperatura da Terra muitos milhões de anos atrás, cientistas analisam fósseis, em particular, restos de antigos organismos com conchas que precipitaram da água do mar e cresceram ou afundaram no fundo do mar. Quando a precipitação ocorre, a temperatura da água circundante pode alterar a composição das conchas, alterando as abundâncias relativas de dois isótopos de oxigênio:oxigênio-16, e oxigênio-18.

p "Como um exemplo, se o carbonato precipitar a 4 graus Celsius, mais oxigênio-18 acaba no mineral, da mesma composição inicial de água, [em comparação com] carbonato precipitando a 30 graus Celsius, "Bergmann explica." Então, a proporção de oxigênio-18 para -16 aumenta conforme a temperatura esfria. "

p Desta maneira, os cientistas usaram antigas conchas de carbonato para rastrear a temperatura da água do mar circundante - um indicador do clima geral da Terra - no momento em que as conchas precipitaram pela primeira vez. Mas essa abordagem levou cientistas apenas até agora, até os primeiros fósseis.

p "Há cerca de 4 bilhões de anos de história da Terra onde não havia conchas, e então os shells nos dão apenas o último capítulo, "Goldberg diz.

p Um sinal de isótopo aglomerado

p A mesma reação de precipitação em conchas também ocorre na lama carbonática. Mas os geólogos presumiram que o equilíbrio do isótopo nas lamas carbonáticas seria mais vulnerável às mudanças químicas.

p "As pessoas muitas vezes ignoram a lama. Eles pensaram que se você tentar usá-la como um indicador de temperatura, você pode estar olhando não para a temperatura original do oceano em que se formou, mas a temperatura de um processo que ocorreu mais tarde, quando a lama foi enterrada uma milha abaixo da superfície, "Goldberg diz.

p Para ver se as lamas carbonáticas podem preservar assinaturas de sua temperatura ambiente original, a equipe usou "geoquímica de isótopos aglomerados, "uma técnica usada no laboratório de Bergmann, que analisa sedimentos para aglomeração, ou emparelhamento, de dois isótopos pesados:oxigênio-18 e carbono-13. A probabilidade desses isótopos formarem pares em lamas carbonáticas depende da temperatura, mas não é afetada pela química do oceano em que as lamas se formam.

p Combinar esta análise com medições de isótopos de oxigênio tradicionais fornece restrições adicionais nas condições experimentadas por uma amostra entre sua formação original e o presente. A equipe concluiu que esta análise poderia ser uma boa indicação de se as lamas carbonáticas permaneceram inalteradas em sua composição desde sua formação. Por extensão, isso pode significar que a proporção de oxigênio-18 para -16 em algumas lamas representa com precisão a temperatura original na qual as rochas se formaram, permitindo seu uso como um registro climático.

p Altos e baixos

p Os pesquisadores testaram sua ideia em amostras de lamas carbonáticas que extraíram de dois locais, um em Svalbard, um arquipélago no Oceano Ártico, e o outro no oeste de Newfoundland. Ambos os locais são conhecidos por suas rochas expostas que datam do início da era Paleozóica.

p Em 2016 e 2017, as equipes viajaram primeiro para Svalbard, então Terra Nova, para coletar amostras de lamas carbonáticas de camadas de sedimentos depositados abrangendo um período de 70 milhões de anos, do Cambriano médio, quando os animais começaram a florescer na Terra, através dos períodos Ordovicianos da era Paleozóica.

p Quando eles analisaram as amostras para isótopos aglomerados, eles descobriram que muitas das rochas haviam experimentado poucas mudanças químicas desde sua formação. Eles usaram esse resultado para compilar as taxas de isótopos de oxigênio das rochas de 10 diferentes locais do Paleozóico para calcular as temperaturas nas quais as rochas se formaram. As temperaturas calculadas da maioria desses locais foram semelhantes aos registros de temperatura fóssil de baixa resolução publicados anteriormente. No fim, eles mapearam uma linha do tempo de temperatura durante o início do Paleozóico e compararam isso com o registro fóssil daquele período, para mostrar que a temperatura teve um grande efeito na diversidade da vida no planeta.

p "Descobrimos que quando estava mais quente no final do Cambriano e no início do Ordoviciano, houve também um pico na abundância microbiana, "Goldberg diz." A partir daí, esfriou indo para o Ordoviciano médio e tardio, quando vemos abundantes fósseis de animais, antes que uma idade do gelo substancial termine o Ordoviciano. Anteriormente, as pessoas só podiam observar tendências gerais usando fósseis. Porque usamos um material muito abundante, poderíamos criar um registro de resolução mais alta e ver os altos e baixos definidos com mais clareza. "

p A equipe agora está procurando analisar lamas mais antigas, datando de antes do aparecimento dos animais, para medir as mudanças de temperatura da Terra antes de 540 milhões de anos atrás.

p "Para voltar para além de 540 milhões de anos atrás, temos que lutar com lamas carbonáticas, porque eles são realmente um dos poucos registros que temos para restringir o clima no passado distante, "Diz Bergmann.