Um ciclo nas profundezas da crosta terrestre pode influenciar o clima mais do que se pensava.

A Terra atravessou mudanças climáticas profundas ao longo da sua história, alternando entre fases glaciais e fases de estufa, muito mais quentes.

Há décadas que os cientistas associam estas viragens a oscilações do dióxido de carbono (CO₂) na atmosfera. Ainda assim, investigação recente indica que a origem desse carbono - e os mecanismos que o fazem circular - é consideravelmente mais intrincada do que se assumia.

O que se revelou decisivo é a forma como as placas tectónicas se deslocam à superfície do planeta. O carbono não é libertado apenas onde as placas se encontram; as zonas em que se afastam também têm um peso determinante na evolução do clima.

O nosso novo estudo, publicado hoje na revista Comunicações, Terra e Ambiente, explica com maior precisão de que modo a tectónica de placas ajudou a moldar o clima global ao longo dos últimos 540 milhões de anos.

O ciclo profundo do carbono: olhar abaixo da superfície

Nos limites onde as placas tectónicas convergem, formam-se cadeias de vulcões conhecidas como arcos vulcânicos. A fusão de materiais associada a estes sistemas permite libertar carbono aprisionado em rochas durante milhares de anos, transportando-o até à superfície e, por consequência, para a atmosfera.

Durante muito tempo, assumiu-se que os arcos vulcânicos eram a principal fonte natural de injeção de CO₂ na atmosfera.

Os resultados que apresentamos contrariam essa leitura. Propomos que as dorsais médio-oceânicas e os riftes continentais - zonas onde as placas divergem - tiveram, ao longo de grande parte do tempo geológico, um papel mais influente na condução do ciclo do carbono.

Isto está ligado ao facto de os oceanos removerem enormes quantidades de CO₂ da atmosfera. Uma fatia substancial desse carbono acaba imobilizada em rochas ricas em carbono no fundo do mar. Ao longo de milhares de anos, este mecanismo pode acumular centenas de metros de sedimentos ricos em carbono no leito oceânico.

Com o movimento contínuo das placas, esses sedimentos viajam e podem, mais tarde, atingir zonas de subducção - regiões onde as placas voltam a convergir. Aí, o “carregamento” de CO₂ pode ser devolvido à atmosfera, reentrando no sistema climático.

Este circuito é conhecido como ciclo profundo do carbono. Para seguir o percurso do carbono entre o interior quente da Terra, as placas oceânicas e a atmosfera, recorremos a modelos computacionais que reconstroem a migração das placas ao longo do tempo geológico.

O que descobrimos sobre climas de estufa e climas glaciais

Ao usarmos modelos computacionais para reconstruir como a Terra transporta carbono armazenado nas placas tectónicas, conseguimos antecipar os principais períodos de clima de estufa e clima glaciar nos últimos 540 milhões de anos.

Nas fases de estufa - quando o planeta é globalmente mais quente - a libertação de carbono superou o seu aprisionamento em rochas portadoras de carbono. Já durante as fases de clima glaciar, dominou o sequestro de carbono pelos oceanos, reduzindo o CO₂ atmosférico e favorecendo o arrefecimento.

Uma conclusão central do nosso trabalho é a importância crítica dos sedimentos de mar profundo na regulação do dióxido de carbono atmosférico. À medida que as placas se movem lentamente, transportam sedimentos ricos em carbono, que acabam por regressar ao interior do planeta através da subducção.

Mostramos que este mecanismo é um fator decisivo para determinar se a Terra tende para um estado de estufa ou para um estado glaciar.

Reavaliar os arcos vulcânicos no ciclo do carbono

Tradicionalmente, o CO₂ emitido pelos arcos vulcânicos tem sido apontado como uma das maiores fontes de dióxido de carbono atmosférico.

Contudo, essa predominância só se tornou marcante nos últimos 120 milhões de anos, em grande medida devido aos calcificadores planctónicos. Estes pequenos organismos oceânicos pertencem a um grupo de fitoplâncton com a capacidade de transformar carbono dissolvido em calcite, contribuindo para sequestrar grandes volumes de carbono atmosférico sob a forma de sedimentos ricos em carbono depositados no fundo do mar.

Os calcificadores planctónicos surgiram apenas há cerca de 200 milhões de anos e expandiram-se pelos oceanos globais por volta de 150 milhões de anos. Assim, a elevada fração de carbono devolvida à atmosfera ao longo dos arcos vulcânicos nos últimos 120 milhões de anos está, em grande parte, associada aos sedimentos ricos em carbono que estes organismos ajudaram a criar.

Antes desse intervalo, verificámos que as emissões de carbono ligadas às dorsais médio-oceânicas e aos riftes continentais - onde as placas tectónicas se afastam - tiveram, na realidade, uma contribuição mais expressiva para o CO₂ atmosférico.

Uma perspetiva renovada para o futuro do clima

Os nossos resultados oferecem uma nova lente para compreender como os processos tectónicos da Terra moldaram - e continuarão a moldar - o clima do planeta.

Em vez de ser explicado apenas por “quanto carbono existe na atmosfera”, o clima resulta do equilíbrio entre emissões de carbono à superfície e a forma como esse carbono é capturado e enterrado em sedimentos no fundo do mar, para mais tarde poder regressar ao sistema via subducção.

Este enquadramento também é valioso para aprimorar modelos climáticos futuros, sobretudo num contexto de preocupação crescente com o aumento do dióxido de carbono. Sabemos agora com maior nitidez que o ciclo natural do carbono, influenciado pelo deslocamento das placas tectónicas sob os nossos pés, é uma peça essencial na regulação do clima à escala do tempo profundo.

Há ainda um ponto complementar: processos tectónicos como a elevação de cadeias montanhosas e a exposição de novas rochas à superfície podem intensificar a meteorização química, consumindo CO₂ ao longo de milhões de anos. Este “consumo” compete com fontes como o vulcanismo e ajuda a explicar por que razão o sistema climático responde a múltiplas alavancas geológicas em simultâneo.

Ao mesmo tempo, importa distinguir escalas temporais: os mecanismos tectónicos e sedimentares atuam sobretudo em prazos de milhões de anos, enquanto as emissões humanas alteram o CO₂ atmosférico em décadas e séculos. Compreender o passado profundo não reduz a urgência do presente - mas ajuda a enquadrar como o planeta regula naturalmente o carbono e quais os limites dessa regulação.

Entender esta perspetiva de tempo profundo pode ajudar-nos a prever melhor cenários climáticos futuros e a avaliar os efeitos continuados da atividade humana.

Ben Mather, Bolseiro de Indústria em Início de Carreira (ARC), Escola de Geografia, Ciências da Terra e Ciências Atmosféricas, Universidade de Melbourne; Adriana Dutkiewicz, Bolseira de Futuro (ARC), Sedimentologia, Universidade de Sydney; Dietmar Müller, Professor de Geofísica, Universidade de Sydney; e Sabin Zahirovic, Bolseiro DECRA (ARC), Escola de Geociências, Universidade de Sydney.

Este artigo é republicado a partir de A Conversa ao abrigo de uma licença Commons Criativa. Leia o artigo original.