Artigo publicado na Nature Communications aponta novo mecanismo associado ao surgimento da calota de gelo Antártica

Artigo publicado em agosto deste ano no periódico internacional Nature Communications , e que tem como primeiro autor o pesquisador brasileiro Marcelo Augusto de Lira Mota , aponta que o estabelecimento da calota de gelo da Antártica teve início 300 mil anos antes de o que se pensava, ou seja, há 34,4 milhões de anos. Segundo o texto científico, o crescimento da calota de gelo antártica foi demorado porque provocou a queda do nível do mar e a erosão de reservatórios costeiros de carbono orgânico. É provável que esse carbono tenha sido decomposto, liberando na atmosfera dióxido de carbono (CO2), o que impediu o resfriamento global e agiu como um “freio” no rápido crescimento da camada de gelo. A transição para o estado de clima frio moderno ocorreu apenas depois de o carbono orgânico ter sido erodido e esgotado.

A hipótese levantada por Marcelo Mota no artigo joga nova luz à compreensão das condições climáticas que promoveram o crescimento da calota de gelo antártica, desafiando a teoria vigente. A suposição também é o cerne da tese do Doutorado Pleno no Exterior, cursado por Mota na Universidade de Birmingham, Inglaterra, entre 2015 e 2019, com bolsa do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e orientada pelo professor Tom Dunkley Jones , que também assina o artigo. Até hoje, acreditava-se que o surgimento de uma calota de gelo na Antártica teria levado cerca de 400 mil anos, tendo começado há 34,1 milhões de anos, no final do Eoceno, segunda época da era Cenozoica, compreendida entre cerca de 56 milhões de anos atrás e cerca de há 34 milhões de anos. De acordo com essa mesma teoria, o resfriamento do clima pôs fim ao estado climático de estufa, que persistiu por mais de 250 milhões de anos, inclusive durante o período Mesozoico, a chamada “era dos dinossauros”. Além de Mota e do professor Dunkley Jones, participaram da realização do artigo outros pesquisadores do Reino Unido, além de cientistas da Suíça, da Malásia, do Japão e dos Estados Unidos, que também se encontravam trabalhando com o mesmo material ou em análises complementares às de Mota.  As rochas sedimentares utilizadas como material para a pesquisa são as da região central do Mississippi, Planície Costeira do Golfo, Estados Unidos

Segundo Mota, a visão clássica sobre o surgimento de uma calota de gelo em larga escala sobre a Antártica, que persistia há cerca de duas décadas,  estava consolidada  em  duas fases: a primeira, de intenso resfriamento, com formação de geleiras de pequeno porte, e a segunda, de aglutinação das geleiras em uma grande calota. “A maior contribuição e impacto desta descoberta [de que a calota de gelo da Antártica começou 300 mil anos antes de o que se pensava] é a de que o surgimento de uma grande calota não poderia ocorrer sem a erosão dos sistemas costeiros resultante da queda do nível do mar”, diz Mota. “No artigo, criamos simulações com modelos numéricos e constatamos que seria mais ou menos o mesmo que destruir todos os manguezais do mundo atual e liberar grande parte do carbono retido neles para a atmosfera. Isto causaria um efeito contrário ao próprio resfriamento, e apenas quando todo este carbono ‘extra’ fosse reciclado pelos oceanos é que o resfriamento antes em curso poderia ser retomado e finalmente permitir a completa estabilização do gelo na Antártica”, completa o pesquisador.

As evidências mostradas pela pesquisa se somam às que outros autores têm publicado nos últimos vinte anos, reforçando a ideia de que o ciclo biogeoquímico do carbono exerce um controle muito maior do que se imaginava na estabilidade do gelo polar. Um dos primeiros a identificar que algo "perturbava" o sistema do carbono antes do surgimento da calota de gelo na Antártica foi o orientador de doutorado de Mota, professor Dunkley Jones, que há alguns anos observou evidências similares, embora menos contundentes, em rochas de uma antiga plataforma continental na Tanzânia, leste da África.

Compreender as condições de clima que promoveram o crescimento da calota de gelo antártica e que permitiram a permanência dessa calota é um dos principais focos de pesquisa da atualidade porque a calota tem sido uma característica persistente do nosso mundo climático moderno. “Uma das principais preocupações nos estudos sobre a estabilidade das calotas polares são as escalas de tempo envolvidas e as taxas de degelo, ou seja, a velocidade com que elas perdem gelo atualmente. Isto é crucial para entender quando teremos consequências que irão efetivamente comprometer a vida das pessoas”, afirma o pesquisador Mota. Ele alerta que essa pesquisa inclui também a identificação de mecanismos de retroalimentação climática, ou seja, processos naturais que aceleram ou desaceleram estas transições para climas mais quentes ou mais frios. “Precisamos identificar como esses mecanismos operam para reduzir as margens de erros associadas à previsibilidade dessas consequências. O mecanismo identificado neste artigo [o assinado por ele] é um deles, pois foi tal que conseguiu amortecer o crescimento da calota de gelo continental da Antártica”, completa Mota. Para ele, o estudo demonstrou o impacto que a rápida transferência do carbono estocado nos biomas costeiros e transicionais, conhecido como carbono azul, tem sobre o clima.

Sobre a pesquisa realizada no Mississippi

No estudo que deu origem ao trabalho de doutorado de Marcelo Mota e que envolveu outros pesquisadores, a equipe analisou os sedimentos que se formaram no fundo de antigo mar existente no Mississippi, medindo a quantidade de material vegetal e algálico trazido da terra pelo rio Mississippi e comparando os resultados com a quantidade de restos de organismos que viviam no mar. O motivo por que o estudo foi realizado no Mississipi e não na Inglaterra, onde seu doutorado foi realizado, de acordo Mota, se deve a quatro razões principais: o tamanho do registro, a qualidade do material, sua natureza paleoambiental e seu contexto tectônico. “As seções classicamente utilizadas na literatura para estudar este evento climático estão situadas na Itália e possuem apenas alguns metros de espessura. Mesmo a melhor da América do Norte, encontrada no estado vizinho do Alabama, não passa de poucos metros. Este testemunho do Mississippi, por outro lado, possui dezenas de metros. Isto significa que temos o mesmo intervalo de tempo num pacote de rocha muito mais detalhado”, diz Mota. Além disso, ele ressalta que o tipo de sedimento encontrado naquele local, fino e argiloso, apresenta preservação excelente, permitindo que diversos tipos de métodos analíticos sejam aplicados. O uso conjunto de diferentes técnicas para inferir os mesmos indicadores possibilita testar a consistência dos resultados.

“Outro detalhe é que as rochas que estudamos, hoje expostas no continente, foram depositadas em antigos mares rasos, um ambiente onde o carbonato de cálcio se forma e preserva mais facilmente. Este tipo de rocha é essencial para os nossos estudos de ciclo do carbono. E o fato de estar num ambiente de mar raso também permite identificar com maior precisão quaisquer variações (avanço/recuo) na linha de costa e, em consequência, no nível do mar”, afirma Mota. Ele observa, ainda, a importância da contextualização tectônica. Como na costa brasileira, a Planície Costeira do Golfo se encontra no meio da Placa Tectônica Norte-americana, longe de áreas em que o limite de placas poderia ocasionar grandes rebaixamentos e soerguimentos do terreno. O fato reforça a hipótese de que as mudanças de nível do mar que os pesquisadores constataram são, de fato, oriundas do crescimento de gelo na Antártica e não de fatores tectônicos regionais ocorridos na América do Norte. “O testemunho de rocha estudado foi perfurado no início dos anos 1990 para o reconhecimento geológico da região, mas somente nos últimos anos seu potencial vem sendo reconhecido”, diz Mota.

Dessa forma, o confronto entre o material orgânico derivado do mar com o da terra estabeleceu a medida de quão perto o local da pesquisa estava da desembocadura do rio Mississippi e de como essa distância se modificou, ao longo do tempo. Os pesquisadores descobriram uma mudança significativa em relação ao material derivado da terra, interpretado como uma queda do nível do mar de cerca de 40 metros e a aproximação do Delta do Mississippi em direção ao local de estudo, 300 mil anos antes de o que se acreditava ter sido o início da principal fase de formação da calota de gelo da Antártica. Frente à descida do nível do mar e ao avanço da costa em direção ao oceano, as águas dos rios começaram a modificar a composição química e biológica das águas marinhas da região, o que se refletiu nos sedimentos durante milhões de anos, contribuindo para conservá-los.

Para Mota, sua seleção como bolsista de Doutorado Pleno no Exterior, no âmbito do Programa Ciência sem Fronteiras, implementado pelo CNPq, foi muito positiva. Além de colocá-lo em contato com grupo de pesquisa avançado em ciências paleoclimáticas da Universidade britânica de Birmingham, uma área do conhecimento que ainda está em desenvolvimento no Brasil, a bolsa do CNPq deu a ele estabilidade em um país estrangeiro com alto custo de vida, para que ele pudesse executar sua pesquisa.  “Sem o Doutorado no exterior, especialmente naquele grupo de pesquisa, eu dificilmente teria entrado em contato de modo tão dinâmico e profundo com tantas linhas de pesquisa e métodos analíticos que se encontram na fronteira do conhecimento, métodos aliás adotados no artigo e que até hoje são inexistentes no Brasil, como o uso de biomarcadores lipídicos das arqueias para reconstrução da temperatura das águas superficiais dos oceanos”, comenta o pesquisador. Ele afirma que a maior consequência imediata de seu doutorado foi sua seleção como o único brasileiro a bordo da Expedição 379, do Programa Internacional de Descoberta Oceânica (em inglês, International Ocean Discovery Program - IODP) para o Mar de Amundsen, na Antártica Ocidental, para estudar a história da Calota de Gelo da região junto a outros trinta pesquisadores de diferentes países. A expedição aconteceu no primeiro trimestre de 2019.