No nosso planeta, o ciclo e o equilíbrio do carbono de reservatório para reservatório é uma questão de vida ou morte. O carbono move-se da atmosfera para o oceano, para formas de vida baseadas no carbono, para rochas ou sedimentos, e pode ficar preso em qualquer um destes reservatórios ao longo do processo.
Os desequilíbrios no ciclo podem ter impactos globais dramáticos. Por exemplo, o excesso de carbono na atmosfera provoca o efeito de estufa e o aquecimento global, e o excesso de carbono nos oceanos provoca a acidificação dos oceanos, que compromete as condições da vida marinha. Como é que a Terra recupera de condições catastróficas, como erupções vulcânicas maciças?
Os investigadores recorrem a fenómenos extremos do passado para estudar a forma como o sistema reage aos desequilíbrios. No artigo publicado na revista Nature Geoscience, os investigadores da Universidade de Connecticut, da Universidade de Victoria, da Universidade de Yale, da Universidade da Colúmbia Britânica e do Instituto de Tecnologia da Geórgia descrevem em pormenor um mecanismo que não é conhecido e que explica como o oceano pode ajudar a estabilizar as libertações maciças de carbono para a atmosfera na sequência de erupções vulcânicas.
Mojtaba Fakhraee, professor assistente do Departamento de Ciências da Terra da UConn e principal autor do artigo, afirma que uma forma simplificada de imaginar o ciclo global do carbono começa com uma erupção de gases vulcânicos que libertam carbono para a atmosfera. Essas formas de carbono, como o CO2, podem permanecer na atmosfera, enquanto outras podem reagir com outros elementos para produzir espécies químicas como o carbono inorgânico dissolvido, que seria transportado através dos rios para o oceano.
“Quando o carbono oceânico se equilibra com a quantidade de CO2 na atmosfera, atingem uma condição de equilíbrio em que a quantidade de CO2 na atmosfera é proporcional à quantidade de espécies de carbono dissolvidas no oceano”, diz Fakhraee.
No entanto, em alturas de desequilíbrio extremo, como durante as catástrofes climáticas ou quando são libertadas grandes quantidades de CO2 na atmosfera, os investigadores descobriram que entra em ação um tipo diferente de feedback.
“Este acontece quando o oceano perde oxigénio, torna-se mais básico e outro tipo de reação torna-se mais dominante em condições de baixo oxigénio ou anóxicas. Essa reação é a respiração anaeróbica, que produz espécies de enxofre”, diz Fakhraee.
A espécie de enxofre formada pela reação é o sulfureto de ferro ou pirite, que também é conhecido como “ouro dos tolos”. O processo tem um efeito tampão global que preserva a alcalinidade da água, impedindo-a de se tornar mais ácida.
Os investigadores fizeram esta descoberta utilizando um modelo global acoplado do ciclo do carbono e do enxofre que simula processos geoquímicos ao longo das últimas centenas de milhões de anos, incluindo vários eventos anóxicos oceânicos (OAEs) e erupções vulcânicas maciças que libertaram grandes quantidades de carbono para a atmosfera. Os investigadores descobriram que a produção e o enterramento de pirite durante os OAEs tiveram um efeito estabilizador substancial durante os períodos de maior atividade vulcânica, protegendo assim os oceanos e desempenhando um papel estabilizador significativo durante milhões de anos.
“O que isto significa é que, quanto maior for a quantidade desta espécie tampão, mais resistente se torna o oceano à alteração do pH e à acidificação dos oceanos. Esta reação é importante em termos da forma como o oceano se torna resistente à acidificação e à alteração do pH”, afirma Fakhraee.
Estas reacções ocorrem durante muito tempo, quando os oceanos do passado sofreram periodicamente enormes influxos de gases vulcânicos, resultando em desoxigenação e condições anóxicas, diz Fakhraee, e foi nessa altura que os modelos mostraram o aumento da reação do sulfureto de ferro, o aumento da alcalinidade e a estabilização do clima.
“Achámos bastante convincente ver porque é que alguns destes eventos anóxicos oceânicos do passado foram capazes de recuperar da forma como o fizeram”, diz Fakhraee. “As condições anóxicas foram sempre consideradas um grande problema para os oceanos, mas a uma escala de tempo mais longa, este grande problema pode, na realidade, ser uma boa forma de sobrevivência para os oceanos e para toda a Terra. Nem tudo o que diz respeito à anoxia e à perda de oxigénio é mau para o sistema terrestre”.
Há também implicações importantes para o ciclo do carbono atual, diz Fakhraee, quando se assiste à desoxigenação do oceano à medida que os níveis atmosféricos de CO2 aumentam, mas há uma ressalva – o tempo
“Esperamos que este processo de formação de sulfureto de ferro seja importante à medida que aumentamos a taxa de desoxigenação dos oceanos, o que ajudaria a regular e a estabilizar o CO2 na atmosfera. Mas não se enganem e pensem que isto nos vai ajudar com as atuais alterações climáticas, porque este feedback acontece numa escala temporal mais longa. Os seres humanos seriam drasticamente afetados pelas alterações climáticas, mas o sistema terrestre tem este intrigante feedback que ajudaria o sistema a recuperar”, afirma Fakhraee.
Embora a formação de pirite ocorra atualmente em alguns ambientes marinhos anóxicos, o seu impacto global na alcalinidade dos oceanos e no sequestro de carbono é mínimo nas condições actuais. Um aumento significativo deste mecanismo de proteção exigiria uma desoxigenação extensiva e sustentada do oceano global – condições que seriam catastróficas para a maior parte da vida marinha e profundamente perturbadoras para a biosfera da Terra.
“Os seres humanos e outros seres vivos que sofrem alterações climáticas seriam gravemente afectados numa escala de tempo muito curta. O que importa é a escala de tempo e a quantidade de perda de oxigénio”, afirma Fakhraee.
Outra conclusão importante desta investigação, sobre a qual Fakhraee reflete, é a notável resiliência do ciclo global do carbono.
“Todos estes processos interligados mostram que uma pequena alteração numa parte de todo este sistema pode provocar uma grande alteração noutra parte do sistema. É intrigante ver como a Terra pode recuperar de experiências passadas muito severas que dizimaram a vida no planeta”, diz Fahkraee. “Parte da razão pela qual a Terra passou por tantos altos e baixos em termos de vida, e parte da razão pela qual há esperança, é porque houve um feedback que ajudou a Terra a recuperar e permitiu que outra vida existisse e evoluísse. A Terra tem a sua própria forma de sobreviver, mas nós precisamos de encontrar uma forma de sobreviver, e estamos em perigo se não prestarmos atenção suficiente ao que está a acontecer em termos de alterações climáticas”.
