A tectônica nos trópicos desencadeia a idade do gelo da Terra

Grandes colisões tectônicas perto do equador causaram três eras glaciais nos últimos 540 milhões de anos, períodos durante os quais as temperaturas globais despencaram, produzindo extensos lençóis de gelo e glaciares que se estenderam além das calotas polares. Agora os cientistas identificaram o gatilho provável para estas eras glaciais.

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Publicada em 2019-03-16

Modificada em 2019-03-16

Terra e Clima

Nos últimos 540 milhões de anos, a Terra resistiu a três grandes eras glaciais - períodos durante os quais as temperaturas globais despencaram, produzindo extensos lençóis de gelo e glaciares que se estenderam além das calotas polares.

Agora, cientistas do MIT, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara e da Universidade da Califórnia em Berkeley identificaram o provável gatilho para essas eras glaciais.

Em um estudo publicado na Science , a equipe relata que cada uma das três últimas eras glaciais foram precedidas por "colisões arco-continente" tropicais - pileups tectônicos que ocorreram perto do equador da Terra, no qual placas oceânicas subiam sobre placas continentais, expondo dezenas de milhares de quilômetros de rochas oceânicas a um ambiente tropical.

Os cientistas dizem que o calor e a umidade dos trópicos provavelmente desencadearam uma reação química entre as rochas e a atmosfera. Especificamente, o cálcio e o magnésio das rochas reagiram com o dióxido de carbono atmosférico, retirando o gás da atmosfera e seqüestrando-o permanentemente na forma de carbonatos como o calcário.

Com o tempo, os pesquisadores dizem que esse processo de intemperismo, ocorrendo em milhões de quilômetros quadrados, poderia extrair dióxido de carbono suficiente da atmosfera para resfriar as temperaturas globalmente e, finalmente, desencadear uma era do gelo.

"Acreditamos que as colisões arco-continente em baixas latitudes são o gatilho para o resfriamento global", diz Oliver Jagoutz, professor associado do Departamento de Ciências Terrestres, Atmosféricas e Planetárias do MIT. "Isso pode ocorrer em mais de 1-5 milhões de quilômetros quadrados, o que parece muito. Mas, na realidade, é uma faixa muito fina da Terra, localizada no lugar certo, que pode mudar o clima global."

Os co-autores de Jagoutz são Francis Macdonald e Lorraine Lisiecki da UC Santa Barbara, e Nicholas Swanson-Hysell e Yuem Park da UC Berkeley.

O gatilho tropical

Quando uma placa oceânica empurra uma placa continental, a colisão normalmente cria uma cadeia de montanhas de rochas recém-expostas. A zona de falha ao longo da qual as placas oceânicas e continentais colidem é chamada de "sutura". Hoje, certas cadeias de montanhas, como o Himalaia, contêm suturas que migraram de seus pontos de colisão originais, à medida que os continentes mudaram ao longo de milênios.

Em 2016, Jagoutz e seus colegas refazem os movimentos de duas suturas que hoje compõem o Himalaia. Eles descobriram que ambas as suturas provinham da mesma migração tectônica. Oitenta milhões de anos atrás, quando o supercontinente conhecido como Gondwana se movia para o norte, parte da massa de terra foi esmagada contra a Eurásia, expondo uma longa linha de rocha oceânica e criando a primeira sutura; Há 50 milhões de anos, outra colisão entre os supercontinentes criou uma segunda sutura.

A equipe descobriu que ambas as colisões ocorreram em zonas tropicais perto do equador, e ambas precederam eventos de resfriamento atmosférico global em vários milhões de anos - o que é quase instantâneo em uma escala de tempo geológico. Depois de analisar as taxas em que a rocha oceânica exposta, também conhecida como ofiolitos, poderia reagir com o dióxido de carbono nos trópicos, os pesquisadores concluíram que, dada sua localização e magnitude, ambas as suturas poderiam ter seqüestrado dióxido de carbono suficiente para resfriar a atmosfera. desencadeie as duas eras do gelo.

Curiosamente, eles descobriram que este processo foi provavelmente responsável por terminar ambas as eras glaciais também. Ao longo de milhões de anos, a rocha oceânica que estava disponível para reagir com a atmosfera acabou sendo corroída, substituída por uma nova rocha que absorveu muito menos dióxido de carbono.

"Nós mostramos que este processo pode iniciar e terminar a glaciação", diz Jagoutz. "Então nos perguntamos, com que frequência isso funciona? Se nossa hipótese está correta, devemos descobrir que para cada vez que há um evento de resfriamento, há muitas suturas nos trópicos."

Expondo as suturas da Terra

Os pesquisadores procuraram ver se o gelo envelhece ainda mais na história da Terra e se associariam a colisões semelhantes de arco-continente nos trópicos. Eles realizaram uma extensa pesquisa bibliográfica para compilar as localizações de todas as principais zonas de sutura na Terra hoje, e então usaram uma simulação computacional de placas tectônicas para reconstruir o movimento dessas zonas de sutura e as placas continentais e oceânicas da Terra, através do tempo. Dessa forma, eles foram capazes de identificar aproximadamente onde e quando cada sutura se formou originalmente e por quanto tempo cada sutura se estendia.

Eles identificaram três períodos nos últimos 540 milhões de anos em que suturas principais, de cerca de 10.000 quilômetros de comprimento, foram formadas nos trópicos. Cada um desses períodos coincidiu com cada uma das três eras glaciais mais conhecidas, no Ordoviciano Superior (455 a 440 milhões de anos atrás), o Permo-Carbonífero (335 a 280 milhões de anos atrás) e o Cenozóico (35 milhões de anos). até o presente dia). Importante, eles descobriram que não houve eras glaciais ou eventos de glaciação durante os períodos em que as principais zonas de sutura se formaram fora dos trópicos.

"Descobrimos que toda vez que havia um pico na zona de sutura nos trópicos, havia um evento de glaciação", diz Jagoutz. "Então toda vez que você consegue, digamos, 10 mil quilômetros de suturas nos trópicos, você tem uma idade do gelo".

Ele observa que uma importante zona de sutura, abrangendo cerca de 10.000 quilômetros, ainda está ativa hoje na Indonésia, e é possivelmente responsável pelo atual período glacial da Terra e pelo aparecimento de extensas camadas de gelo nos pólos.

Esta zona tropical inclui alguns dos maiores corpos ofiolíticos do mundo e é atualmente uma das regiões mais eficientes da Terra para absorver e sequestrar o dióxido de carbono. Como as temperaturas globais estão subindo como resultado do dióxido de carbono derivado de humanos, alguns cientistas propuseram moer vastas quantidades de ofiolitos e espalhar os minerais por todo o cinturão equatorial, em um esforço para acelerar esse processo de resfriamento natural.

Mas Jagoutz diz que o ato de triturar e transportar esses materiais poderia produzir emissões de carbono adicionais, não intencionais. E não está claro se tais medidas podem causar algum impacto significativo em nossas vidas.

"É um desafio fazer esse processo funcionar em escalas de tempo humanas", diz Jagoutz. "A Terra faz isso em um processo lento e geológico que nada tem a ver com o que fazemos com a Terra hoje. E não nos prejudicará nem nos salvará."

FONTE: Tectonics in the tropics trigger Earth’s ice ages, study finds