Cerca de 250 milhões de anos atrás – muito antes de os dinossauros vagarem pela Terra – o aquecimento global e os oceanos ácidos causados ​​pela rápida emissão vulcânica das Armadilhas Siberianas levaram à extinção em massa do Permiano-Triássico, que resultou na eliminação de mais de 95% dos animais marinhos e 70 % de vida terrestre.
Então a Mãe Natureza fez o que faz de melhor:reabastecer-se. Mas por que ela demorou tanto para fazer isso?

É isso que uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela professora Xiao-Ming Liu (Universidade da Carolina do Norte, Ciências da Terra, Marinhas e Ambientais), seu Ph.D. A estudante Cheng Cao (agora bolsista de pós-doutorado, Universidade de Nanjing) e seu ex-bolsista de pós-doutorado Clément P. Bataille (agora Professor Associado, Ciências da Terra e Ambientais da Universidade de Ottawa), investigaram durante um período de seis anos. Suas descobertas são publicadas hoje na Nature Geoscience .

Onde o substituto assume um papel principal

Seu estudo demonstra a incrível conexão entre a vida, o clima e a capacidade da Terra de se reabastecer, juntamente com o impacto que o desaparecimento de um único organismo (neste caso, um único grupo de minúsculos organismos marinhos, os radiolários) contribuiu para tornar a Terra quase inabitável por milhões de anos.

Sua mensagem principal é que cada organismo neste planeta desempenha um papel às vezes oculto, mas crítico, para regular os ciclos biogeoquímicos, e que deve nos encorajar a nos apoiar na conservação e administração de nosso planeta.

Sentamos com o professor Bataille para saber mais sobre este estudo e seu impacto:

Professor Bataille, explique qual foi sua grande descoberta.

Clément Bataille: Com este estudo, propomos uma solução para explicar a recuperação prolongada da vida após o evento de extinção em massa mais grave, a extinção em massa do Permiano-Triássico (a extinção do Permiano foi causada pela massiva erupção vulcânica das Armadilhas da Sibéria e o aquecimento associado e o oceano acidificação que eliminou mais de 95% das espécies marinhas e 70% das terrestres.).

Durante décadas, os cientistas ficaram intrigados com a ausência de recuperação da vida após essa extinção em massa, combinada com a persistência de condições ambientais habitáveis ​​no planeta. Os mecanismos de regulação típicos observados após outros eventos de extinção em massa, particularmente o intemperismo químico, parecem ter falhado em devolver a Terra a condições mais habitáveis ​​após a extinção em massa do Permiano-Triássico. Demorou mais de 5 milhões de anos após o fim do maciço vulcanismo Siberian Traps para que a vida se recuperasse no início do Triássico. Demonstramos que essa recuperação prolongada pode ser explicada por um aumento no intemperismo reverso no oceano impulsionado pela extinção de pequenos microrganismos chamados radiolários. Esse mecanismo pouco estudado teria mantido um clima quente de efeito estufa e oceanos ácidos por milhões de anos, impedindo a recuperação da vida. Somente quando esses radiolários reapareceram após vários milhões de anos, a Terra foi capaz de retornar às condições habitáveis ​​e a vida se recuperar completamente.

Quando e onde esta pesquisa foi realizada?

C.B.: Esta pesquisa ocorreu entre 2016 e 2022. A maioria das análises foi realizada no laboratório de Xiao-Ming Liu no Departamento de Ciências da Terra, Marinhas e Ambientais da Universidade da Carolina do Norte, entre 2016 e 2019 por Cheng Cao e Clément P. Bataille. A modelagem foi realizada por Cheng Cao entre 2018 e 2020. O artigo foi escrito em várias iterações entre 2020 e 2021 por Cheng Cao, Clément P. Bataille e Xiao-Ming Liu. Os resultados foram tão surpreendentes que levamos vários anos para defender adequadamente nossa hipótese.

Quais são suas principais descobertas? O que está explicado que não sabíamos ou entendíamos antes?

C.B.: A extinção em massa do Permiano-Triássico (251,9 milhões de anos atrás), também coloquialmente chamada de Grande Morte, é o maior evento de extinção em massa conhecido na história do nosso planeta. Durante este evento, a maioria das espécies marinhas e terrestres desapareceu em pouco tempo. Este evento de extinção em massa foi desencadeado pelo vulcanismo maciço, as Armadilhas Siberianas, que emitiram quantidades gigantescas de gases de efeito estufa, aumentando o dióxido de carbono atmosférico, elevando a temperatura e acidificando os oceanos. No entanto, ao contrário de outros eventos de extinção em massa em que a vida se recuperou rapidamente e se diversificou, levou mais de 5 milhões de anos para a vida se recuperar dessa extinção em massa. As condições marinhas e terrestres permaneceram inóspitas para a vida com temperaturas persistentemente quentes, acidificação dos oceanos e anóxia oceânica recorrente por milhões de anos.

A persistência dessas condições intrigou os cientistas durante anos porque a atividade vulcânica das Siberian Traps parou após algumas centenas de milhares de anos. Normalmente, quando a emissão para, a Terra tem um mecanismo chamado intemperismo químico que atua para regular o clima de volta a condições mais habitáveis. O intemperismo químico engloba todas as reações que alteram as rochas na superfície da Terra. À medida que as rochas são alteradas, elas liberam algum cálcio, que quando transportado para o oceano pode se combinar com o dióxido de carbono para formar carbonatos. Com esse mecanismo, a Terra regula seu clima, porque quando o planeta se aquece, as rochas sofrem um clima mais rápido e mais rochas carbonatadas são depositadas no oceano, diminuindo o dióxido de carbono atmosférico e resfriando o clima.

No entanto, durante o Triássico Inferior, apesar das evidências de aumento do intemperismo químico, esse mecanismo não conseguiu reduzir o dióxido de carbono atmosférico, o clima permaneceu muito quente e os oceanos [permaneceram] ácidos, impedindo o retorno da vida. Neste estudo, conseguimos conciliar essas observações contraditórias para explicar por que as condições ambientais permaneceram inabitáveis ​​por tanto tempo após a extinção em massa quase levando ao desaparecimento da vida na Terra.

E como essa pesquisa foi conduzida?

C.B.: Neste estudo, usamos isótopos de lítio em carbonatos marinhos do Permiano e Triássico Inferior para reconstruir isótopos de lítio no oceano durante esse período. Isótopos são as diferentes formas de um elemento que existem na natureza e a proporção desses isótopos em substratos fornece informações sobre os processos que ocorrem na Terra. Rochas carbonáticas precipitam diretamente do oceano e podem preservar a composição isotópica do oceano no período em que se formaram. Nossa ideia inicial ao usar isótopos de lítio era obter alguns insights sobre os processos de intemperismo químico que ocorrem em terra durante o período Permiano-Triássico.

É bem conhecido que a composição de isótopos de lítio no oceano responde a mudanças no intemperismo químico em terra porque os isótopos são discriminados durante as reações de intemperismo químico. No entanto, quando analisamos isótopos de lítio nesses carbonatos antigos, descobrimos que a composição de isótopos de lítio do oceano diminuiu drasticamente pouco antes do evento de extinção e permaneceu em valores extremamente baixos ao longo do Triássico Inferior. Primeiro verificamos que esse sinal era real, certificando-nos de que estávamos gravando a composição isotópica original dos períodos Permiano-Triássico.

Uma vez que isso foi confirmado, não poderíamos explicar a composição muito baixa de isótopos de lítio observada no oceano para este período invocando apenas mudanças no intemperismo químico terrestre. Algo mais tinha que estar em jogo. Então, concentramos nossa atenção em outro mecanismo muito menos estudado chamado intemperismo reverso, que sabíamos que poderia ter um grande impacto na composição dos isótopos de lítio marinhos. O intemperismo reverso ocorre no fundo do oceano e consiste na formação de argilas marinhas pela precipitação de sílica e outros cátions dissolvidos na água do mar.

No entanto, para que essa reação de intemperismo reverso ocorra em alta velocidade, o oceano precisa ter altas concentrações de sílica dissolvida. No oceano moderno, a concentração de sílica dissolvida é muito baixa porque pequenos organismos chamados silicificantes (diatomáceas) absorvem quase toda essa sílica para fazer suas conchas. Essas baixas concentrações de sílica limitam consideravelmente as reações de intemperismo reverso que ocorrem no fundo do oceano. No entanto, notamos que durante o Permiano tardio, esses pequenos organismos silicificantes foram extintos. Uma vez que esses organismos foram extintos, a sílica dissolvida no oceano aumentou rapidamente e nada impediu o oceano de formar grandes quantidades de argilas marinhas (ou seja, aumentar as taxas de intemperismo reverso).

Embora as reações de intemperismo reverso consumam sílica dissolvida, infelizmente também emitem dióxido de carbono. Portanto, à medida que as reações de intemperismo reverso aumentaram, também aumentaram os níveis de dióxido de carbono atmosférico, mantendo o aquecimento global e a acidificação dos oceanos, mesmo depois que os vulcões Siberian Traps pararam de emitir dióxido de carbono. Como esses pequenos silicificantes não se recuperaram até mais de 5 milhões de anos após o evento de extinção em massa do Permiano-Triássico, os níveis de dióxido de carbono atmosférico permaneceram altos, a acidificação dos oceanos persistiu e as condições ambientais permaneceram amplamente habitáveis. Curiosamente, isso poderia ter ocorrido mesmo se a taxa de intemperismo químico em terra fosse alta, explicando a observação paradoxal da alta taxa de intemperismo e clima de estufa do Triássico Inferior. Durante o período Triássico, a Terra não conseguiu reduzir os altos níveis de dióxido de carbono atmosférico porque o intemperismo reverso continuou emitindo grandes quantidades de dióxido de carbono.

Há algo que você gostaria de adicionar?

C.B.: Este estudo demonstra as incríveis ligações e feedback entre a vida, o clima e a habitabilidade da Terra. É incrível pensar em como o desaparecimento de um único grupo de minúsculos organismos marinhos (radiolários), contribuiu para tornar a Terra quase inabitável por milhões de anos. É uma grande lição para os nossos tempos modernos. Os humanos estão atualmente contribuindo para a sexta extinção em massa. Entre o desaparecimento de espécies icônicas como grandes mamíferos terrestres, centenas de outras espécies não estudadas estão desaparecendo. Devemos ter em mente que cada organismo neste planeta pode desempenhar um papel oculto, mas crítico, para regular os ciclos biogeoquímicos. Deve encorajar cada um de nós a agir pela conservação e administração de nossa bela casa. + Explorar mais

Explicação do comportamento climático misterioso durante o evento de extinção em massa mais grave da Terra