Novo estudo indica por que a Antártica congelou milhões de anos antes do Ártico

Novo estudo indica por que a Antártica congelou milhões de anos antes do Ártico
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A Antártica Oriental abriga o maior manto de gelo da Terra, com água suficiente para elevar o nível global do mar em 52 metros caso derretesse totalmente. Mas há décadas que os cientistas se perguntam como e por que esse manto de gelo se formou.
Na verdade, são dois mistérios interligados. Primeiro, a Antártica foi coberta de gelo há cerca de 34 milhões de anos — um período conhecido como transição do Eoceno para o Oligoceno —, enquanto a região do Ártico permaneceu praticamente livre de gelo por aproximadamente mais 25 milhões de anos.
Então, os níveis de dióxido de carbono na atmosfera estavam caindo drasticamente e desempenharam um papel importante na queda das temperaturas. Se esse fosse o único fator por trás da transição, no entanto, ambos os polos deveriam ter se resfriado ao mesmo tempo. Mas isso não aconteceu.
Isso significa que provavelmente houve outro fator dando uma partida inicial ao congelamento da Antártica.
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O segundo mistério é que as temperaturas da superfície do mar no Oceano Antártico permaneceram inesperadamente altas por cerca de 10 milhões de anos após a formação do manto de gelo da Antártida Oriental. Isso não é o que esperaríamos ver se este manto de gelo tivesse se formado exclusivamente em resposta ao resfriamento global. Nesse caso, os oceanos ao redor também deveriam ter esfriado consideravelmente.
Meu novo estudo, realizado em parceria com colegas do Reino Unido e da Alemanha e publicado na revista Science, aponta para uma resposta enterrada nas profundezas do manto de gelo: as montanhas da Antártica e as forças geológicas de ação lenta que as formaram.
Um continente em movimento
Essa história começa há cerca de 170 milhões de anos, quando a Antártica e a África estavam unidas pela última vez como parte do supercontinente de Gondwana. Sua separação colocou a Antártica em uma trajetória rumo ao Polo Sul – e essa ruptura maciça também desencadeou uma cadeia de eventos bem abaixo da superfície.
Quando os continentes se separam, o material quente do manto terrestre sobe por baixo deles, esfria e, em seguida, afunda. Esse movimento giratório desestabiliza a base do continente vizinho, desencadeando uma série de instabilidades semelhantes às de uma lâmpada de lava que removem pedaços de suas raízes profundas, um por um.
Essas perturbações, chamadas de “ondas do manto”, varrem a região abaixo dos continentes ao longo de milhões de anos, percorrendo mais de 1.000 quilômetros à medida que se propagam pela rocha quente e viscosa sob a massa continental.
Minha equipe de pesquisa descobriu esse fenômeno há vários anos. Em dois artigos publicados na revista científica Nature, reunimos várias linhas de evidência independentes que apontavam todas para a mesma conclusão: as ondas do manto podem desencadear erupções vulcânicas carregando diamantes – explosões violentas que lançam magma das profundezas dos continentes, a mais de 150 quilômetros abaixo da superfície.
Também descobrimos que essas ondas do manto podem gerar pulsos inexplicáveis de elevação do terreno longe das zonas de separação (rift) onde o continente se fragmentou originalmente.
Usando modelos computacionais que simulam como paisagens evoluem ao longo de dezenas de milhões de anos, conseguimos agora traçar o efeito que essas ondas poderiam ter causado na Antártica Oriental. Perto da costa, a separação formou uma estrutura imponente semelhante a um penhasco, chamada escarpa, com mais de dois quilômetros de altura.
Centenas de quilômetros no interior, a onda do manto arrancou rochas nas profundezas do continente. Como um balão de ar quente que sobe após soltar seu lastro, a terra acima se elevou lentamente, criando um vasto planalto e desencadeando uma onda de erosão por toda a paisagem.
A elevação não parou por aí. Ela continuou migrando para o interior, levando cerca de 100 milhões de anos para atingir as montanhas Gamburtsev, a mais de 1.500 km da costa. Essa cordilheira está hoje soterrada sob 3 km ou mais de gelo.
A altitude é extremamente importante para o gelo. A temperatura do ar cai aproximadamente 1°C a cada 100 metros de altitude ganha. Assim, mesmo um leve aumento na elevação pode fazer com que uma cordilheira passe de perder a neve a cada verão para mantê-la o ano todo.
Até cerca de 50 milhões de anos atrás, a maior parte das montanhas Gamburtsev ficava abaixo de 1,5 km, altitude pequena demais para que uma quantidade significativa de neve sobrevivesse ao verão. Mas nossos modelos mostram que, a partir dessa época, a onda de elevação atingiu essa região montanhosa e elevou grande parte da cordilheira para mais de 2 km. Nessa altitude, a neve e o gelo podiam persistir e começar a se acumular.
De acordo com nossos cálculos, por volta de 45 milhões de anos atrás, uma parte suficiente da paisagem da Antártica Oriental havia ultrapassado esse limiar para que as geleiras montanhosas se estabelecessem e começassem a se espalhar.
De acordo com outra vertente de nossa análise, o manto de gelo começou a se formar exatamente nessa época. No momento da glaciação continental, as temperaturas globais haviam caído de uma máxima de cerca de 30°C, há 50 milhões de anos, para algo próximo a 20°C.
Assim que as geleiras se formaram nas regiões montanhosas, dois ciclos de retroalimentação assumiram o controle. Primeiro, o gelo e a neve refletem muito mais luz solar do que a rocha nua. Assim, à medida que o manto de gelo crescia, ele resfriava ainda mais a região ao redor. Nossa modelagem sugere que isso, por si só, reduziu as temperaturas globais em cerca de 1°C.
Em segundo lugar, à medida que o ar sobre a Antártica esfriava, ele retinha menos vapor de água, que é um poderoso gás de efeito estufa. O ar mais seco significava uma camada isolante mais fraca sobre a região, permitindo que as temperaturas caíssem ainda mais.
Juntos, esses ciclos de retroalimentação permitiram que a camada de gelo se expandisse de seus redutos nas montanhas até a costa, acabando por se fundir no manto de gelo único que vemos hoje.
Fundamentalmente, o resfriamento global de aproximadamente 1°C não foi suficiente para congelar o Ártico, já que as massas continentais do Hemisfério Norte não tinham altitude suficiente para ultrapassar esse limiar. Seriam necessários mais cerca de 25 milhões de anos, além de níveis de CO₂ e temperaturas globais muito mais baixos, para que grandes camadas de gelo pudessem se formar também nessa região.
A mudança de temperatura resultante da formação do manto de gelo também não foi suficiente para fazer as temperaturas despencarem nos oceanos polares ao redor da Antártica, esclarecendo assim os dois mistérios que cercavam a origem do gelo.
Preparando o terreno para as eras glaciais
Nosso trabalho mostra como a geologia prepara o terreno para as eras glaciais. A altitude do terreno determina se um determinado clima é frio o suficiente para a formação de gelo.
Esse conceito é importante para outros eventos climáticos no passado da Terra. Se processos nas profundezas da Terra podem condicionar uma paisagem para a formação de gelo muito antes de o clima esfriar o suficiente para que mantos de gelo se formem, eles também podem ter contribuído para eras glaciais anteriores.
Compreender o crescimento dos mantos de gelo do passado também pode nos dar pistas sobre o futuro. Nosso estudo mostra que as condições necessárias para a formação de um manto de gelo continental são extraordinariamente específicas e levaram escalas de tempo geológicas para se estabelecerem.
Quando os mantos de gelo derretem, no entanto, eles desaparecem muito mais rápido do que levaram para se formar. E, uma vez perdidos, não podem simplesmente se regenerar.
Este texto foi publicado originalmente no site do The Conversation Brasil.
Thomas Gernon é professor de Ciências da Terra e do Clima, na Universidade de Southampton. Ele recebe financiamento da Fundação WoodNext, um fundo que faz parte de um programa controlado por doadores. Gernon é professor visitante no Centro Helmholtz de Geociências (GFZ), em Potsdam, na Alemanha. ...