Resumo:
Os cientistas propuseram um novo mecanismo para explicar como se formaram as eras glaciais passadas da Terra: o arrefecimento dos oceanos causado pela expansão das camadas de gelo do hemisfério norte pode ser transmitido ao hemisfério sul através da circulação oceânica global, alterando a circulação e as condições do gelo marinho do oceano em torno da Antártida, permitindo assim que mais dióxido de carbono seja armazenado nas profundezas do mar, promovendo um maior arrefecimento do clima global. O estudo lança uma nova luz sobre as ligações climáticas há muito elusivas entre os hemisférios norte e sul.
A Terra passou por muitas eras glaciais em sua longa história. Durante estes períodos, as temperaturas globais caem e grandes áreas de terra no Hemisfério Norte ficam cobertas por mantos de gelo. Mudanças na órbita da Terra alterarão a radiação solar recebida em diferentes latitudes, criando condições para a formação e expansão de mantos de gelo; ao mesmo tempo, a concentração atmosférica de dióxido de carbono, a circulação oceânica e a capacidade do gelo e da neve de refletir a luz solar também afetarão o desenvolvimento e a duração das eras glaciais. Os cientistas acreditam que estes factores não funcionam de forma independente, mas podem influenciar-se mutuamente através de uma série de mecanismos de feedback.
O mecanismo proposto pela equipe de pesquisa começa nas altas latitudes do Hemisfério Norte. Quando as mudanças orbitais arrefecem estas regiões no verão, as camadas de gelo podem formar-se e expandir-se gradualmente. Grandes mantos de gelo resfriarão as águas próximas do Atlântico Norte e alterarão a estrutura da temperatura e a distribuição de densidade da água. À medida que a água do mar participa no sistema global de circulação oceânica, este sinal de arrefecimento pode propagar-se gradualmente para sul, eventualmente afectando o Oceano Antártico em torno da Antárctida.
O Oceano Antártico é uma parte importante do ciclo do carbono da Terra. O oceano absorve dióxido de carbono da atmosfera e armazena parte dele nas profundezas do mar através do afundamento da água do mar, da circulação em águas profundas e de outros processos físicos e biológicos. Se a circulação e as condições do gelo marinho no Oceano Antártico mudarem, a troca de carbono entre o oceano e a atmosfera também poderá mudar, deixando mais dióxido de carbono no oceano em vez de ser libertado de volta para a atmosfera.
O dióxido de carbono atmosférico é um importante gás de efeito estufa e concentrações reduzidas reduzem a capacidade da atmosfera de reter calor. Portanto, se a expansão da camada de gelo do hemisfério norte puder promover o armazenamento de mais carbono no Oceano Antártico através da circulação oceânica, poderá formar um feedback de arrefecimento gradualmente crescente: o arrefecimento do norte promove a expansão da camada de gelo, a camada de gelo afecta a circulação oceânica, o Oceano Antártico absorve e armazena ainda mais dióxido de carbono, e o enfraquecimento do efeito de estufa atmosférico conduz ao arrefecimento global contínuo.
Para testar esta hipótese, os investigadores realizaram simulações de modelos climáticos oceânicos. Em vez de arrefecerem directamente todo o planeta, baixaram as temperaturas apenas nas regiões mais a norte do oceano para simular os efeitos da grande expansão da camada de gelo na água circundante. A equipa de investigação procurou então ver se este arrefecimento localizado poderia ser transmitido ao Hemisfério Sul através da circulação oceânica e causar mudanças que seriam benéficas para o armazenamento de carbono nos oceanos.
Os resultados da simulação mostram que o arrefecimento das águas de alta latitude do Hemisfério Norte, por si só, pode produzir uma resposta global significativa. O arrefecimento apenas dos oceanos do norte resultaria numa redução de 74% no dióxido de carbono atmosférico em comparação com um cenário em que os investigadores arrefecessem todo o planeta simultaneamente. Este resultado sugere que o arrefecimento local no Hemisfério Norte poderia ter impactos consideráveis no ciclo global do carbono através de ligações oceânicas de longa distância.
O trabalho fornece uma possível explicação para dois fenómenos climáticos que anteriormente eram difíceis de ligar: a expansão das camadas de gelo no Hemisfério Norte e um declínio no dióxido de carbono atmosférico desencadeado por mudanças na circulação oceânica no Hemisfério Sul, disse a principal autora do estudo, Madison Shanker, da Escola de Ciências da Terra e Ambientais da Universidade de St Andrews. A equipe de pesquisa provou através de simulação de modelo que esta conexão é viável em termos de mecanismo físico.
No entanto, o número de 74% provém de experiências com modelos específicos e não significa que cada expansão da camada de gelo do Hemisfério Norte na história real causará necessariamente a mesma proporção de declínio do dióxido de carbono. O que os resultados do modelo demonstram é que este mecanismo pode desempenhar um papel importante, em vez de que a sua contribuição real para a formação de cada período glacial tenha sido determinada com precisão. O verdadeiro sistema climático da Terra também é afetado por fatores como campos de vento, extensão do gelo marinho, salinidade da água do mar, atividade da vida marinha e localização dos continentes.
A importância deste estudo reside na ligação dos processos climáticos nos hemisférios norte e sul que foram estudados de forma relativamente separada no passado. Anteriormente, quando os cientistas explicavam o declínio do dióxido de carbono atmosférico durante as eras glaciais, muitas vezes centravam-se nas mudanças ocorridas no oceano em torno da Antárctida. Novas pesquisas sugerem que o Oceano Antártico não é um sistema climático independente e que o seu estado pode ser afetado por mudanças nas camadas de gelo e nos oceanos tão distantes como o Hemisfério Norte.
Compreender esta ligação não só ajudará a reconstruir a história climática passada da Terra, mas também poderá ajudar os cientistas a melhorar os modelos climáticos. O oceano pode absorver, transportar e armazenar grandes quantidades de carbono ao longo de longas escalas de tempo, e as mudanças na sua circulação afectarão as concentrações atmosféricas de dióxido de carbono e alterarão ainda mais as temperaturas globais. Se os modelos pudessem simular estes processos com mais precisão, poderiam explicar melhor as transições entre os períodos quentes e glaciais na história da Terra.
É claro que o mecanismo natural da era glacial da Terra no passado não pode ser diretamente equiparado ao caminho evolutivo do aquecimento global de hoje. As concentrações modernas de dióxido de carbono na atmosfera são significativamente afectadas pela queima humana de combustíveis fósseis e pelas alterações na utilização dos solos, e a velocidade e as condições de fundo das actuais alterações climáticas também são diferentes de muitos cenários paleoclimáticos. Os investigadores ainda precisam de confirmar a força desta ligação entre os oceanos dos hemisférios norte e sul em diferentes momentos históricos e o papel que pode desempenhar nas futuras alterações climáticas.
No geral, este estudo revela um mecanismo de feedback inter-hemisférico que pode levar a Terra a uma era glacial: o arrefecimento dos oceanos causado pela expansão da camada de gelo do hemisfério norte pode afectar a capacidade de armazenamento de carbono do Oceano Antártico através da circulação global, amplificando assim o processo de arrefecimento de todo o sistema terrestre. Lembra aos cientistas que o clima da Terra não é determinado apenas por uma região, mas por um complexo sistema interligado de atmosfera, oceanos, mantos de gelo e ciclos de carbono. Para compreender como começaram as eras glaciais, é necessário traçar como estas mudanças foram transmitidas e reforçadas mutuamente em metade do mundo.
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