Cinzas vulcânicas dos Andes no Oceano Austral podem ter arrefecido a Terra entre 7 milhões e 5,4 milhões de anos

Eruptões nos Andes, a longa cordilheira vulcânica que acompanha a margem ocidental da América do Sul, terão contribuído para arrefecer a Terra entre 7 milhões e 5,4 milhões de anos, segundo um novo estudo.

De acordo com os autores, cinzas ricas em nutrientes que chegaram ao Oceano Austral parecem ter alimentado extensas florações de algas. Esse aumento de produtividade terá ajudado a remover dióxido de carbono, transportando-o para águas profundas e influenciando a trajectória do clima do planeta.

Cinzas encontram o mar

Rochas do fundo do mar ao longo da orla do Pacífico na América do Sul guardam, em camadas, tanto o registo da queda dessas cinzas como sinais de uma produtividade oceânica invulgarmente elevada.

Ao analisar esses depósitos estratificados, Mark T. Clementz, da Universidade do Wyoming, relacionou episódios repetidos de actividade vulcânica ao largo da costa com o fornecimento de nutrientes descrito no estudo.

O mesmo período em que o vulcanismo se intensificou, por volta de 7 milhões de anos, também mostra uma diminuição do carbono atmosférico.

Essa coincidência sugere uma ligação forte, mas mantém em aberto a questão central: de que forma as cinzas, a partir de um padrão regional de erupções, se traduziram num efeito climático mais abrangente.

Produtividade no Oceano Austral

As cinzas vulcânicas transportam nutrientes essenciais que podem desbloquear o crescimento de plantas marinhas quando as águas superficiais ficam pobres em certos elementos. Grande parte do Oceano Austral é limitada por ferro, isto é, a vida vegetal fica travada mesmo quando existem outros nutrientes disponíveis.

A chegada de cinzas recentes terá alterado esse “estrangulamento” porque até impulsos curtos de nutrientes conseguem desencadear um crescimento rápido em águas frias e ricas em nutrientes.

A equipa procurou perceber para onde foi esse carbono adicional e se permaneceu efectivamente retido. O sinal mais forte surgiu nas diatomáceas - algas unicelulares com carapaças vítreas - que prosperam quando as cinzas fornecem ferro e silício.

À medida que as florações aumentavam, a fotossíntese retirava dióxido de carbono da água à superfície, e parte desse carbono seguia para baixo com a matéria orgânica em afundamento.

As simulações indicaram que a clorofila das diatomáceas mais do que duplicou após pulsos de cinzas, em linha com picos de produtividade observados em registos do Oceano Austral.

Esse arrefecimento só ocorre quando a matéria viva afunda o suficiente para ficar armazenada durante anos.

As baleias ficaram maiores

A evolução das baleias também mudou no mesmo intervalo temporal: as espécies com barbas tenderam para corpos muito maiores à medida que os oceanos se reorganizavam.

Na síntese fóssil utilizada no estudo, o comprimento mediano das baleias aumentou de aproximadamente 4,9 m (16 pés) para 11,9 m (39 pés), à medida que as formas mais pequenas iam desaparecendo.

Em Cerro Ballena, no norte do Chile, existem registos de encalhes marinhos repetidos que os investigadores associaram a florações de algas nocivas - surtos tóxicos capazes de matar animais.

Através de fezes e de carcaças que afundam, as baleias poderão ter amplificado a história do carbono, embora os novos modelos climáticos não tenham incluído esse mecanismo de retroacção.

Impactos de longo alcance das cinzas

Para avaliar se a sobreposição temporal reflectia uma verdadeira relação de causa e efeito, a equipa reuniu fósseis, evidência química, padrões de vento e simulações climáticas globais.

Os padrões de vento actuais são relevantes porque ajudam a inferir para onde as cinzas podem ser transportadas, e a maioria das plumas desloca-se para leste, atravessando o Atlântico Sul.

Parte do material também caiu perto da costa do Chile, mas o sinal fertilizante mais amplo alcançou as águas que circundam a Antártida e regiões para lá desse anel oceânico.

Uma nuvem de cinzas local pode perturbar uma costa, mas uma pluma mais extensa pode influenciar a forma como o oceano absorve e armazena carbono muito para além do local de origem.

A resposta da vida marinha

Quando os investigadores introduziram quatro pulsos de cinzas ao longo de 300 anos, a vida marinha respondeu dentro dos primeiros dois anos após cada explosão.

As águas frias do sul registaram um aumento acentuado do crescimento de plantas microscópicas, e o oceano passou a captar mais dióxido de carbono da atmosfera.

Num ciclo vulcânico de 75 anos, essa remoção adicional chegou a cerca de 0,66 partes por milhão na atmosfera.

Ainda assim, isoladamente, os ganhos foram modestos; o que fez diferença foi a repetição, permitindo que o efeito se acumulasse em vez de se dissipar.

Erupções frequentes foram decisivas

Simulações mais longas, estendidas a 20,000 anos, ajudaram a explicar por que razão a frequência das erupções pesa mais do que episódios únicos.

Os nutrientes recém-chegados desaparecem rapidamente à medida que as partículas afundam ou ficam soterradas; por isso, um novo pulso de cinzas tem de ocorrer antes de o sistema recuperar por completo.

Quando as erupções continuaram a repetir-se, o dióxido de carbono no ar diminuiu de forma pequena, mas mensurável.

Em intervalos especialmente violentos por volta de 8.4 milhões de anos, alguns surtos eruptivos poderão ter sido 12 vezes mais fortes do que o cenário médio testado.

O que os modelos podem não captar

Nem todos os elos desta cadeia encaixam perfeitamente numa simulação, e os autores salientaram incertezas relevantes.

Foram usados valores conservadores para os nutrientes nas cinzas, o que reduz o risco de exagero, mas pode subestimar os episódios mais intensos.

A altura de injecção, a química das cinzas e a circulação mais lenta do oceano podem alterar a duração do armazenamento do carbono adicional.

A reciclagem impulsionada por baleias também ficou fora das simulações principais, pelo que a retroacção marinha real poderá ter sido maior - ou mais irregular.

Implicações para o clima da Terra

Esta conclusão não oferece uma solução para o aquecimento moderno, uma vez que os vulcões trazem destruição e o clima actual é impulsionado por emissões humanas.

Em vez disso, o estudo ilustra como pequenas mudanças de nutrientes podem propagar-se pelas cadeias alimentares e modificar a quantidade de carbono que o oceano consegue armazenar.

“Este trabalho melhora a nossa compreensão de como os processos naturais podem regular o clima da Terra, o que é directamente relevante para antecipar futuras alterações climáticas e os seus impactos na sociedade”, disse Clementz.

Ao ligar actividade vulcânica a aumentos de vida oceânica e à remoção de dióxido de carbono do ar, o estudo clarifica como estes mecanismos podem moldar o clima terrestre ao longo de períodos prolongados.

Das camadas de cinzas no fundo marinho às simulações climáticas extensas, o conjunto de evidências aponta para um encadeamento: as erupções alimentam a vida, e a vida contribui para arrefecer o clima.

A partir daqui, os investigadores precisarão de registos mais precisos sobre o calendário das erupções, a química das cinzas e a resposta do oceano para quantificar com maior rigor esse efeito planetário.