Vulcões agiram como válvula de escape para clima de longo prazo da Terra

Arcos vulcânicos continentais como o dos Andes e da Península de Kamchatka (Rússia) tiveram papel destacado na emissão e remoção de CO2 nos últimos 400 milhões de anos

Atual vulcão de arco continental na Península de Kamchatka, no extremo leste da Rússia. Crédito: Tom Gernon, Universidade de Southampton

Uma equipe internacional de cientistas liderada pela Universidade de Southampton (Reino Unido) descobriu que extensas cadeias de vulcões foram responsáveis ​​pela emissão e remoção de dióxido de carbono atmosférico (CO2) ao longo do tempo geológico. Isso estabilizou as temperaturas na superfície da Terra.

Trabalhando com colegas da Universidade de Leeds (Reino Unido), da Universidade de Ottawa (Canadá), da Universidade de Sydney e da Universidade Nacional Australiana (Austrália), os pesquisadores da Universidade de Southampton exploraram o impacto combinado de processos nas terras emersas, nos oceanos e na atmosfera nos últimos 400 milhões de anos. Suas descobertas foram publicadas na revista Nature Geoscience.

A degradação natural e a dissolução das rochas na superfície da Terra são chamadas de intemperismo químico. Isso é extremamente importante porque os produtos do intemperismo (elementos como cálcio e magnésio) são liberados pelos rios para os oceanos, onde formam minerais que retêm CO2. Esse mecanismo de feedback regula os níveis de CO2 atmosféricos e, por sua vez, o clima global, ao longo do tempo geológico.

Arcos vulcânicos continentais como este em Kamchatka, Rússia, são rapidamente desgastados, levando à remoção de CO2 da atmosfera ao longo do tempo geológico. Crédito: Tom Gernon, Universidade de Southampton
Termostato geológico

“A esse respeito, o intemperismo da superfície da Terra serve como um termostato geológico”, disse o autor principal do estudo, dr. Tom Gernon, professor associado de ciências da Terra na Universidade de Southampton. “Mas os controles subjacentes têm se mostrado difíceis de determinar devido à complexidade do sistema terrestre”.

“Muitos processos da Terra estão interligados e existem alguns atrasos importantes entre os processos e seus efeitos”, explicou Eelco Rohling, professor de Mudança do Clima e do Oceano na Universidade Nacional Australiana e coautor do estudo. “Compreender a influência relativa de processos específicos na resposta do sistema terrestre tem sido, portanto, um problema intratável”.

Para desvendar a complexidade, a equipe construiu uma nova “rede terrestre”, incorporando algoritmos de aprendizado de máquina e reconstruções de placas tectônicas. Isso permitiu que eles identificassem as interações dominantes dentro do sistema terrestre e como elas evoluíram ao longo do tempo.

A equipe descobriu que os arcos vulcânicos continentais foram o fator mais importante na intensidade do intemperismo nos últimos 400 milhões de anos. Hoje, os arcos continentais são formados por cadeias de vulcões, por exemplo, nos Andes, na América do Sul, e na Cordilheira das Cascatas, nos Estados Unidos. Esses vulcões são alguns dos recursos de erosão mais altos e mais rápidos da Terra. Como as rochas vulcânicas são fragmentadas e quimicamente reativas, elas são rapidamente desgastadas e lançadas nos oceanos.

O intemperismo químico global tem sido dominado por arcos vulcânicos nos últimos 400 milhões de anos (na foto, rio que drena o vulcão Bakening, Península de Kamchatka, Rússia). Crédito: Tom Gernon, Universidade de Southampton
Ato de equilíbrio

Martin Palmer, professor de Geoquímica na Universidade de Southampton e coautor do estudo, disse: “É um ato de equilíbrio. Por um lado, esses vulcões bombearam para fora grandes quantidades de CO2 que aumentaram os níveis de CO2 atmosférico. Por outro lado, esses mesmos vulcões ajudaram a remover esse carbono por meio de reações rápidas de intemperismo”.

O estudo lança dúvidas sobre um conceito antigo de que a estabilidade climática da Terra ao longo de dezenas a centenas de milhões de anos reflete um equilíbrio entre o desgaste do fundo do mar e os interiores continentais. “A ideia de tal cabo de guerra geológico entre as massas de terra e o fundo do mar como um fator dominante do desgaste da superfície da Terra não é suportada pelos dados”, afirmou Gernon.

“Infelizmente, os resultados não significam que a natureza nos salvará das mudanças climáticas”, prosseguiu Gernon. “Hoje, os níveis de CO2 atmosférico são mais altos do que em qualquer momento nos últimos 3 milhões de anos, e as emissões causadas pelo homem são cerca de 150 vezes maiores do que as emissões de CO2 vulcânicas. Os arcos continentais que parecem ter salvado o planeta no passado profundo simplesmente não estão presentes na escala necessária para ajudar a neutralizar as atuais emissões de CO2.”

Intemperismo artificialmente aprimorado

Mas as descobertas da equipe ainda fornecem percepções críticas sobre como a sociedade pode gerenciar a atual crise climática. O intemperismo artificialmente aprimorado – em que as rochas são pulverizadas e espalhadas pela terra para acelerar as taxas de reação química – poderia desempenhar um papel fundamental na remoção segura de CO2 da atmosfera. As descobertas da equipe sugerem que tais esquemas podem ser implantados de forma otimizada usando materiais vulcânicos cálcio-alcalinos (aqueles contendo cálcio, potássio e sódio), como aqueles encontrados em ambientes do arco continental.

“Esta não é de forma alguma uma solução mágica para a crise climática. Precisamos urgentemente reduzir as emissões de CO2 em linha com os caminhos de mitigação do IPCC, e ponto-final. Nossa avaliação de feedbacks de intemperismo em longos prazos pode ajudar no projeto e avaliação em larga escala de esquemas de intemperismo aprimorados, que é apenas uma das etapas necessárias para neutralizar a mudança climática global”, concluiu Gernon.

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