Cerca de 120 milhões de anos atrás, a Terra experimentou uma perturbação ambiental extrema que sufocou o oxigênio de seus oceanos. Conhecida como evento anóxico oceânico (OAE) 1a, a água privada de oxigênio levou a uma pequena – mas significativa – extinção em massa que afetou todo o globo. Durante essa idade, no início do período Cretáceo, uma família inteira de nanoplâncton marinho virtualmente desapareceu.
Medindo a abundância de isótopos de cálcio e estrôncio em fósseis de nanoplâncton, os cientistas da Terra do noroeste concluíram que a erupção da grande província ígnea (LIP) do Planalto de Ontong Java desencadeou diretamente o OAE1a. Aproximadamente do tamanho do Alasca, o Ontong Java LIP entrou em erupção por sete milhões de anos, tornando-o um dos maiores eventos LIP já conhecidos. Durante esse tempo, ele expeliu toneladas de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, empurrando a Terra para um período de efeito estufa que acidificou a água do mar e sufocou os oceanos.
“Nós voltamos no tempo para estudar os períodos de efeito estufa porque a Terra está se encaminhando para outro período de efeito estufa agora”, disse Jiuyuan Wang, Ph.D. da Northwestern. aluno e primeiro autor do estudo. “A única maneira de olhar para o futuro é entender o passado.”
O estudo foi publicado online na semana passada (16 de dezembro) na revista Geology. É o primeiro estudo a aplicar medições de isótopos de estrôncio estáveis ao estudo de eventos anóxicos oceânicos antigos.
Andrew Jacobson, Bradley Sageman e Matthew Hurtgen – todos professores de ciências terrestres e planetárias do Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern – foram os co-autores do artigo. Wang é co-aconselhado pelos três professores.
Pistas dentro dos núcleos
As conchas de nanoplâncton e muitos outros organismos marinhos constroem suas conchas de carbonato de cálcio, que é o mesmo mineral encontrado em giz, calcário e alguns comprimidos de antiácido. Quando o CO2 atmosférico se dissolve na água do mar, ele forma um ácido fraco que pode inibir a formação de carbonato de cálcio e até mesmo dissolver carbonato preexistente.
Para estudar o clima da Terra durante o Cretáceo Inferior, os pesquisadores do noroeste examinaram um núcleo de sedimentos de 1.600 metros retirado das montanhas do meio do Pacífico. Os carbonatos do núcleo se formaram em um ambiente tropical de águas rasas há aproximadamente 127 a 100 milhões de anos e atualmente são encontrados nas profundezas do oceano.
“Quando você considera o ciclo do carbono da Terra, o carbonato é um dos maiores reservatórios de carbono”, disse Sageman. ?Quando o oceano acidifica, basicamente derrete o carbonato. Podemos ver esse processo impactando o processo de biomineralização de organismos que usam carbonato para construir suas conchas e esqueletos neste momento, e é uma consequência do aumento observado de CO2 atmosférico devido ao uso humano Atividades.”
Estrôncio como evidência corroboradora
Vários estudos anteriores analisaram a composição isotópica de cálcio do carbonato marinho do passado geológico. Os dados podem ser interpretados de várias maneiras, no entanto, e o carbonato de cálcio pode mudar ao longo do tempo, obscurecendo os sinais adquiridos durante sua formação. Neste estudo, os pesquisadores da Northwestern também analisaram isótopos estáveis de estrôncio – um oligoelemento encontrado em fósseis de carbonato – para obter uma imagem mais completa.
“Os dados de isótopos de cálcio podem ser interpretados de várias maneiras”, disse Jacobson. “Nosso estudo explora observações de que os isótopos de cálcio e estrôncio se comportam de forma semelhante durante a formação de carbonato de cálcio, mas não durante a alteração que ocorre no soterramento. Neste estudo, o isótopo de cálcio-estrôncio ‘multi-proxy’ fornece fortes evidências de que os sinais são ‘primários’ e se relacionam com a química da água do mar durante o OAE1a. ”
“Isótopos de estrôncio estáveis são menos propensos a sofrer alterações físicas ou químicas com o tempo”, acrescentou Wang. “Os isótopos de cálcio, por outro lado, podem ser facilmente alterados sob certas condições.”
A equipe analisou isótopos de cálcio e estrôncio usando técnicas de alta precisão no laboratório limpo de Jacobson em Northwestern. Os métodos envolvem a dissolução de amostras de carbonato e separação dos elementos, seguido de análise com um espectrômetro de massa de ionização térmica. Os pesquisadores há muito suspeitam que as erupções LIP causam a acidificação do oceano. “Há uma ligação direta entre a acidificação dos oceanos e os níveis de CO2 atmosférico”, disse Jacobson. “Nosso estudo fornece evidências importantes ligando a erupção do Ontong Java Plateau LIP à acidificação do oceano. Isso é algo que as pessoas esperavam que fosse o caso com base em pistas do registro fóssil, mas faltavam dados geoquímicos.”
Modelando o aquecimento futuro
Ao compreender como os oceanos responderam ao aquecimento extremo e ao aumento do CO2 atmosférico, os pesquisadores podem entender melhor como a Terra está respondendo às mudanças climáticas atuais causadas pelo homem. Os humanos estão atualmente empurrando a Terra para um novo clima, que está acidificando os oceanos e provavelmente causando outra extinção em massa.
“A diferença entre os últimos períodos de efeito estufa e o atual geração do calor pelo homem está na escala de tempo”, disse Sageman. “Os eventos anteriores ocorreram ao longo de dezenas de milhares de anos. Estamos fazendo o mesmo nível de aquecimento (ou mais) acontecer em menos de 200 anos.”
“A melhor maneira de entender o futuro é por meio da modelagem por computador”, acrescentou Jacobson. “Precisamos de dados climáticos do passado para ajudar a formar modelos mais precisos do futuro.”
O estudo, “Isótopos estáveis de Ca e Sr suportam crise de biocalcificação desencadeada vulcanicamente durante o Evento Anóxico Oceânico 1a”, foi apoiado pela Fundação David e Lucile Packard (prêmio número 2007-31757) e pela Fundação Nacional de Ciência (número número EAR-0723151 ) Este trabalho foi iniciado com o apoio do Programa Ubben para Clima e Ciência do Carbono da Northwestern University, que financiou trabalhos anteriores relacionados ao tema.
Publicado em 22/12/2020 10h26
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