Uma mudança oculta na Antártica liberou o carbono que aqueceu o mundo

A equipe de pesquisa, liderada pelo Dr. Huang Huang do Laboratório Laoshan em Qingdao e incluindo o geoquímico Dr. Marcus Gutjahr do GEOMAR, decidiu reconstruir até que ponto a Água de Fundo Antártica (AABW) se estendeu através do Oceano Antártico nos últimos 32.000 anos.

“Queríamos compreender como a influência da água inferior da Antártida, a massa de água mais fria e densa do oceano global, mudou durante a última deglaciação, e qual o papel que desempenhou no ciclo global do carbono”, diz Huang, que concluiu o seu doutoramento na GEOMAR em 2019 e agora trabalha como cientista em Qingdao, China.

Núcleos de sedimentos e impressões digitais químicas no fundo do mar

Para resolver esta questão, os cientistas examinaram nove núcleos de sedimentos recolhidos nos setores Atlântico e Índico do Oceano Antártico. Os núcleos vieram de profundidades de água entre 2.200 e 5.000 metros e de locais amplamente espalhados pela região. Ao analisar a composição isotópica do neodímio metálico preservado nos sedimentos, que reflete a química da água do mar circundante, eles puderam reconstruir como a água do fundo da Antártica mudou ao longo do tempo na escala de dezenas de milhares de anos.

“O neodímio dissolvido e sua impressão digital isotópica na água do mar são excelentes indicadores da origem das massas em águas profundas”, explica o Dr. Marcus Gutjahr. “Em estudos anteriores, notamos que a assinatura de neodímio no profundo Atlântico Sul só atingiu sua composição moderna há cerca de 12.000 anos. No entanto, os sedimentos da última Idade do Gelo mostraram valores que não são encontrados em nenhum lugar do Oceano Antártico hoje. Inicialmente, pensamos que o método era falho ou que havia algo errado com o núcleo do sedimento. Mas a verdadeira questão era: o que poderia gerar tal sinal? Uma assinatura isotópica tão exótica só pode se desenvolver quando águas profundas permanecem quase imóveis por longos períodos. Em tais circunstâncias, os fluxos bentônicos – insumos químicos do fundo do mar – dominam a impressão isotópica nos sedimentos marinhos.”

Águas profundas estagnadas, armazenamento de carbono e a última Idade do Gelo

Durante a última Idade do Gelo, as águas profundas, frias e muito densas que atualmente se formam em torno da Antártida, não se espalharam tão amplamente como hoje. Em vez disso, grande parte das profundezas do Oceano Antártico estava repleta de águas ricas em carbono que se originaram no Pacífico, um precursor glacial das atuais Águas Profundas Circumpolares (CDW). No estudo, o CDW é descrito como rico em carbono porque circula nas profundezas do oceano por longos períodos com contato limitado com a superfície. Este isolamento permitiu que grandes quantidades de carbono dissolvido permanecessem presas nas profundezas do oceano, ajudando a manter os níveis atmosféricos de CO2 relativamente baixos.

À medida que a Terra aqueceu e as camadas de gelo recuaram entre cerca de 18.000 e 10.000 anos atrás, o volume da água inferior da Antártida aumentou em duas fases claras. Estas fases de expansão ocorreram ao mesmo tempo que os eventos de aquecimento conhecidos na Antártica. Com uma mistura mais vertical no Oceano Antártico, as águas profundas que armazenaram carbono por longos períodos foram trazidas para mais perto da superfície, permitindo que esse carbono escapasse para a atmosfera.

“A expansão da AABW está ligada a vários processos”, explica Gutjahr. “O aquecimento ao redor da Antártica reduziu a cobertura de gelo marinho, resultando em mais água derretida entrando no Oceano Antártico. A água inferior da Antártica formada durante este período climático de transição teve uma densidade mais baixa devido à salinidade reduzida. Este AABW glacial tardio foi capaz de se espalhar ainda mais através do Oceano Antártico, desestabilizando a estrutura existente da massa de água e melhorando as trocas entre águas profundas e superficiais. “

Anteriormente, muitos cientistas presumiam que as mudanças no Atlântico Norte, particularmente a formação de Águas Profundas do Atlântico Norte (NADW), eram os principais impulsionadores das mudanças na circulação de águas profundas no Atlântico Sul. Os novos resultados sugerem que esta influência do Norte era mais restrita do que se pensava anteriormente. Em vez disso, a substituição de uma massa glacial de águas profundas rica em carbono pela recém-formada Água de Fundo Antártica parece ter sido crucial para o aumento do CO2 atmosférico no final da última Idade do Gelo.

Calor do Oceano Antártico, perda de gelo na Antártica e o clima atual

“As comparações com o passado são sempre imperfeitas”, diz Gutjahr, “mas, em última análise, tudo se resume à quantidade de energia existente no sistema. Se compreendermos como o oceano respondeu ao aquecimento no passado, poderemos compreender melhor o que está a acontecer hoje, à medida que as plataformas de gelo da Antártida continuam a derreter.”

Devido ao seu vasto tamanho e circulação única, o Oceano Antártico desempenha um papel importante no controle do clima global. Nos últimos 50 anos, as águas mais profundas do que cerca de 1.000 metros ao redor da Antártica aqueceram significativamente mais rápido do que a maior parte dos oceanos do resto do mundo. Para descobrir como este rápido aquecimento das profundezas dos oceanos afecta a capacidade do oceano de absorver e libertar dióxido de carbono, os cientistas devem acompanhar as mudanças físicas e biogeoquímicas ao longo de longos períodos de tempo e incorporá-las em modelos climáticos.

“Quero compreender adequadamente o oceano moderno para poder interpretar os sinais do passado”, diz Gutjahr. “Se pudermos rastrear como a água inferior da Antártica mudou ao longo dos últimos milhares de anos, poderemos avaliar com mais precisão a rapidez com que o manto de gelo da Antártida poderá continuar a perder massa no futuro.”

Os dados paleoclimáticos obtidos a partir de testemunhos de sedimentos são indispensáveis ​​para tal, oferecendo informações sobre climas passados ​​que eram mais quentes do que hoje e ajudando a melhorar as projeções de alterações climáticas futuras.