 |
| Pedras sedimentares em Meishan, China. Essas rochas possuem assinaturas de um distúrbio no ciclo do carbono imediatamente anterior à maior extinção em massa da Terra. Crédito: Shuzhong Shen. |
Agora, Daniel Rothman, professor de geofísica no Departamento de Ciências da Terra, Atmosfera e Planetária do MIT -Massachusetts Institute of Technology, e co-diretor do Lorenz Center do MIT, analisou mudanças significativas no ciclo do carbono nos últimos 540 milhões de anos, incluindo os cinco eventos de extinção em massa. Ele identificou "limiares de catástrofe" no ciclo do carbono que, se excedido, levaria a um ambiente instável e, em última análise, à extinção em massa.
Em um artigo publicado na Science Advances, ele propõe que a extinção em massa ocorre se um dos dois limiares forem cruzados: para as mudanças no ciclo do carbono que ocorrem em longos prazos, as extinções seguirão se essas mudanças ocorrerem em taxas mais rápidas do que os ecossistemas globais podem se adaptar. Para as perturbações do carbono que ocorrem em prazos mais curtos, o ritmo das mudanças do ciclo do carbono não será importante; Em vez disso, o tamanho ou a magnitude da mudança determinarão a probabilidade de um evento de extinção.
Levando esse raciocínio no tempo, Rothman prevê que, dada a recente elevação das emissões de dióxido de carbono em um período de tempo relativamente curto, uma sexta extinção dependerá de se uma quantidade crítica de carbono é adicionada aos oceanos. Esse valor, ele calcula, é de cerca de 310 gigatoneladas, o que ele estima ser aproximadamente equivalente à quantidade de carbono que as atividades humanas terão adicionado aos oceanos do mundo até o ano 2100.
Isso significa que a extinção em massa seguirá em breve na virada do século? Rothman diz que levaria algum tempo - cerca de 10 mil anos - para que tais desastres ecológicos se desenrolem. No entanto, ele diz que até 2100 o mundo poderá ter se inclinado para um "território desconhecido".
"Isso não está dizendo que o desastre ocorre no dia seguinte", diz Rothman. "Está dizendo que, se o ciclo do carbono deixado sem controle e se movesse para um reino que não seria mais estável se comportaria de uma maneira que seria difícil de prever. No passado geológico, esse tipo de comportamento está associado à extinção massa ."
A história segue a teoria
Rothman já havia feito um trabalho na extinção final do Permiano, a extinção mais grave da história da Terra, na qual um enorme impulso de carbono através do sistema terrestre esteve envolvido na extinção de mais de 95% das espécies marinhas em todo o mundo. Desde então, as conversas com colegas o estimularam a considerar a probabilidade de uma sexta extinção, levantando uma questão essencial:
"Como você pode realmente comparar estes grandes eventos no passado geológico, que ocorrem em prazos tão vastos, para o que está acontecendo hoje, que é séculos distantes?" Rothman diz. "Então eu sentei em um dia de verão e tentei pensar sobre como alguém poderia fazer isso de forma sistemática".
Ele eventualmente derivou uma fórmula matemática simples baseada em princípios físicos básicos que relaciona a taxa crítica e a magnitude da mudança no ciclo do carbono com a escala de tempo que se separa rapidamente da mudança lenta. Ele colocou a hipótese de que esta fórmula deveria prever se a extinção em massa, ou algum outro tipo de catástrofe global, deveria ocorrer.
Rothman então perguntou se a história seguiu sua hipótese. Ao pesquisar centenas de artigos de geoquímica publicados, ele identificou 31 eventos nos últimos 542 milhões de anos em que ocorreu uma mudança significativa no ciclo do carbono da Terra. Para cada evento, incluindo as cinco extinções em massa, Rothman observou a mudança no carbono, expressa no registro geoquímico como uma mudança na abundância relativa de dois isótopos, carbono-12 e carbono-13. Ele também notou a duração do tempo em que as mudanças ocorreram.
Ele então desenvolveu uma transformação matemática para converter essas quantidades na massa total de carbono que foi adicionada aos oceanos durante cada evento. Finalmente, ele traçou tanto a massa quanto o horário de cada evento.
"Tornou-se evidente que houve uma taxa característica de mudança que o sistema basicamente não gostou de passar", diz Rothman.
Em outras palavras, ele observou um limite comum que a maioria dos 31 eventos parecia permanecer abaixo. Embora esses eventos envolvessem mudanças significativas no carbono, eles eram relativamente benignos - não o suficiente para desestabilizar o sistema em direção à catástrofe. Em contraste, quatro dos cinco eventos de extinção em massa situaram- se sobre o limiar, com a extinção final mais extrema do Permiano sendo a mais distante da linha.
"Então, tornou-se uma questão de descobrir o que isso significava", diz Rothman.
Um vazamento escondido
Após uma análise posterior, Rothman descobriu que a taxa crítica de catástrofe está relacionada a um processo oculto dentro do ciclo natural do carbono da Terra. O ciclo é essencialmente um ciclo entre fotossíntese e respiração. Normalmente, há um "vazamento" no ciclo, em que uma pequena quantidade de carbono orgânico afunda no fundo do oceano e, ao longo do tempo, é enterrado como sedimento e seqüestrado do resto do ciclo do carbono.
Rothman descobriu que a taxa crítica era equivalente à taxa de excesso de produção de dióxido de carbono que resultaria da obstrução do vazamento. Qualquer dióxido de carbono adicional injetado no ciclo não poderia ser descrito pelo próprio ciclo. Um ou mais outros processos, em vez disso, levaram o ciclo do carbono a um ambiente instável.
Ele então determinou que a taxa crítica se aplica somente além da escala de tempo em que o ciclo do carbono marinho pode restabelecer seu equilíbrio depois de ser perturbado. Hoje, esta escala de tempo é de cerca de 10.000 anos. Para eventos muito mais curtos, o limite crítico não está mais ligado à taxa em que o carbono é adicionado aos oceanos, mas sim à massa total do carbono. Ambos os cenários deixariam um excesso de carbono circulando através dos oceanos e da atmosfera, provavelmente resultando no aquecimento global e acidificação dos oceanos.
O limite em um século
A partir da taxa crítica e do prazo de equilíbrio, Rothman calculou a massa crítica de carbono para dai haver na Terra um ambiente hostil e essa taxa é cerca de 310 gigatoneladas.
Ele então comparou sua previsão com a quantidade total de carbono adicionada aos oceanos da Terra até o ano 2100, conforme previsto no relatório mais recente do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas. As projeções do IPCC consideram quatro caminhos possíveis para as emissões de dióxido de carbono, variando de um associado a políticas rigorosas para limitar as emissões de dióxido de carbono, para outro relacionado à alta gama de cenários sem limitações.
O cenário do melhor cenário projeta que os seres humanos irão adicionar 300 gigatões de carbono aos oceanos até 2100, enquanto mais de 500 gigatoneladas serão adicionados no pior cenário, superando o limite crítico. Em todos os cenários, Rothman mostra que, até 2100, o ciclo do carbono será próximo ou muito além do limiar de catástrofe.
"Deve haver maneiras de reter [emissões de dióxido de carbono]", diz Rothman. "Mas este trabalho aponta os motivos pelos quais precisamos ter cuidado e dá mais razões para estudar o passado para prevenir o presente".
Deixe o projeto AstrumPhysica.org cada vez melhor seja um apoiador de nossa campanha no Apoia.se.
EmoticonEmoticon