Crédito da imagem: Stanford
Se uma máquina do tempo pudesse nos levar 4,6 bilhões de anos até o nascimento da Terra, veríamos nosso sol brilhando 20 a 25% menos do que hoje. Sem uma estufa terrestre para capturar a energia do sol e aquecer a atmosfera, nosso mundo seria uma bola giratória de gelo. A vida pode nunca ter evoluído.
Mas a vida evoluiu, então os gases de efeito estufa devem ter existido para aquecer a Terra. Evidências do registro geológico indicam uma abundância de dióxido de carbono dos gases de efeito estufa. Provavelmente, o metano também estava presente, mas esse gás de efeito estufa não deixa uma pegada geológica suficiente para detectar com segurança. O oxigênio molecular não estava presente, indica rochas da época, que contêm carbonato de ferro em vez de óxido de ferro. Impressões digitais de pedra de correntes, oceanos líquidos e minerais formados a partir da evaporação confirmam que há 3 bilhões de anos a Terra estava quente o suficiente para a água líquida.
Agora, o registro geológico revelado em algumas das rochas mais antigas da Terra está contando uma história surpreendente de colapso daquela estufa - e sua subsequente regeneração. Ainda mais surpreendente, dizem os cientistas de Stanford que relatam essas descobertas na edição de 25 de maio da revista Geology, é o papel crítico que as rochas tiveram na evolução da atmosfera primitiva.
"Esta é realmente a primeira vez que tentamos montar uma imagem de como a atmosfera inicial, o clima inicial e a evolução continental inicial andavam de mãos dadas", disse Donald R. Lowe, professor de ciências geológicas e ambientais que escreveu o papel com Michael M. Tice, um estudante de pós-graduação que investiga o início da vida. O Programa de Exobiologia da NASA financiou seu trabalho. "No passado geológico, o clima e a atmosfera foram realmente profundamente influenciados pelo desenvolvimento dos continentes."
O recorde nas rochas
Para reunir pistas geológicas sobre como era a atmosfera inicial e como ela evoluiu, Lowe, um geólogo de campo, passou praticamente todo verão desde 1977 na África do Sul ou na Austrália Ocidental coletando rochas que são, literalmente, mais antigas que as colinas. Algumas das rochas mais antigas da Terra têm entre 3,2 e 3,5 bilhões de anos.
“Quanto mais você volta, geralmente, mais difícil é encontrar um registro fiel, rochas que não foram torcidas, espremidas, metamorfizadas e alteradas”, diz Lowe. "Estamos olhando para trás, tanto quanto o registro sedimentar vai."
Após medir e mapear rochas, Lowe leva amostras de volta a Stanford para cortar em seções tão finas que suas características podem ser reveladas ao microscópio. Os colaboradores participam de análises geoquímicas e isotópicas e modelagem por computador que revelam ainda mais a história das rochas.
O registro geológico conta uma história em que os continentes removeram o dióxido de carbono dos gases de efeito estufa de uma atmosfera inicial que pode ter sido tão quente quanto 70 graus Celsius (158 F). Nessa época, a Terra era principalmente oceânica. Estava muito quente para ter calotas polares. Lowe supõe que a chuva combinada com dióxido de carbono atmosférico produza ácido carbônico, que resistiu a montanhas salientes da crosta continental recém-formada. O ácido carbônico se dissociou para formar íons hidrogênio, que chegaram às estruturas dos minerais intemperizados e o bicarbonato, que foi transportado por rios e córregos para serem depositados como calcário e outros minerais nos sedimentos oceânicos.
Com o tempo, grandes lajes de crosta oceânica foram puxadas para baixo ou subdivididas no manto da Terra. O carbono que estava preso a essa crosta estava essencialmente perdido, preso pelos 60 milhões de anos ou mais, para que os minerais fossem reciclados de volta à superfície ou danificados pelos vulcões.
A quente atmosfera inicial provavelmente continha metano também, diz Lowe. Como os níveis de dióxido de carbono caíram devido ao clima, em algum momento, os níveis de dióxido de carbono e metano tornaram-se quase iguais, ele conjectura. Isso fez com que o metano se aerossolizasse em partículas finas, criando uma névoa semelhante à que hoje está presente na atmosfera da lua de Saturno, Titã. Este "Efeito Titã" ocorreu na Terra há 2,7 a 2,8 bilhões de anos atrás.
O Efeito Titã removeu o metano da atmosfera e a névoa filtrava a luz; ambos causaram mais resfriamento, talvez uma queda de temperatura de 40 a 50 graus Celsius. Eventualmente, cerca de 3 bilhões de anos atrás, a estufa entrou em colapso, teorizam Lowe e Tice, e a primeira glaciação da Terra pode ter ocorrido 2,9 bilhões de anos atrás.
A ascensão após a queda
Aqui, as rochas revelam uma estranha reviravolta na história - eventual regeneração da estufa. Lembre-se que há 3 bilhões de anos, a Terra era essencialmente o Mundo da Água. Não havia plantas ou animais para afetar a atmosfera. Até as algas ainda não haviam evoluído. Micróbios fotossintéticos primitivos estavam presentes e podem ter desempenhado um papel na geração de metano e no menor uso de dióxido de carbono.
Enquanto o clima continental rápido continuava, o carbonato era depositado na crosta oceânica e subdividido no que Lowe chama de "uma grande instalação de armazenamento ... que mantinha a maior parte do dióxido de carbono fora da atmosfera".
Mas, à medida que o dióxido de carbono era removido da atmosfera e incorporado na rocha, o tempo diminuía - havia menos ácido carbônico para erodir montanhas e as montanhas estavam ficando mais baixas. Mas os vulcões ainda estavam lançando na atmosfera grandes quantidades de carbono da crosta oceânica reciclada.
"Então, eventualmente, o nível de dióxido de carbono sobe novamente", diz Lowe. "Pode nunca retornar ao seu glorioso nível de 70 graus centígrados, mas provavelmente subiu para aquecer a Terra novamente."
Neste verão, Lowe e Tice coletarão amostras que permitirão determinar a temperatura desse intervalo de tempo, cerca de 2,6 a 2,7 bilhões de anos atrás, para ter uma idéia melhor de como a Terra ficou quente.
Novos continentes se formaram e resistiram, novamente retirando dióxido de carbono da atmosfera. Cerca de 3 bilhões de anos atrás, talvez 10 ou 15% da área atual da Terra na crosta continental tenham se formado. Por 2,5 bilhões de anos atrás, uma enorme quantidade de nova crosta continental havia se formado - cerca de 50 a 60% da área atual da crosta continental. Durante este segundo ciclo, o desgaste da maior quantidade de rocha causou um resfriamento atmosférico ainda maior, provocando uma profunda glaciação há cerca de 2,3 a 2,4 bilhões de anos atrás.
Nos últimos milhões de anos, temos oscilado entre épocas glaciais e interglaciais, diz Lowe. Estamos em um período interglacial agora. É uma transição - e os cientistas ainda estão tentando entender a magnitude das mudanças climáticas globais causadas por seres humanos na história recente em comparação com a causada por processos naturais ao longo dos tempos.
"Estamos perturbando o sistema a taxas que excedem muito as que caracterizaram mudanças climáticas no passado", disse Lowe. "No entanto, praticamente todos os experimentos, praticamente todas as variações e todas as mudanças climáticas que estamos tentando entender hoje já aconteceram antes. A natureza já fez a maioria desses experimentos. Se pudermos analisar climas antigos, composições atmosféricas e a interação entre a crosta, a atmosfera, a vida e o clima no passado geológico, podemos dar alguns primeiros passos para entender o que está acontecendo hoje e provavelmente acontecerá amanhã. ”
Fonte original: Stanford News Release
