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Uma equipe internacional de cientistas reuniu meticulosamente dados de mais de 50 anos de missões de perfuração científica no mar para conduzir um estudo inédito de carbono orgânico que cai no fundo do oceano e é atraído para as profundezas do planeta.
Seu estudo, publicado esta semana na Naturezasugere que o aquecimento climático pode reduzir o enterro de carbono orgânico e aumentar a quantidade de carbono que é devolvido à atmosfera, porque as temperaturas mais quentes do oceano podem aumentar as taxas metabólicas das bactérias.
Pesquisadores da Rice University, Texas A&M University, University of Leeds e University of Bremen analisaram dados de núcleos perfurados de sedimentos lamacentos do fundo do mar que foram coletados durante 81 das mais de 1.500 expedições a bordo de navios montadas pelo International Ocean Discovery Program (IODP) e seus predecessores. Seu estudo fornece a contabilidade mais detalhada até o momento do enterro de carbono orgânico nos últimos 30 milhões de anos e sugere que os cientistas têm muito a aprender sobre a dinâmica do ciclo de carbono de longo prazo da Terra.
“O que estamos descobrindo é que o enterro de carbono orgânico é muito ativo”, disse o coautor do estudo, Mark Torres, da Rice. “Ele muda muito e responde ao sistema climático da Terra muito mais do que os cientistas pensavam anteriormente”.
O autor correspondente do artigo, Yige Zhang, oceanógrafo da Texas A&M, disse: “Se nossos novos registros estiverem corretos, eles mudarão muito nossa compreensão sobre o ciclo do carbono orgânico. À medida que aquecemos o oceano, ele tornará mais difícil para o carbono orgânico encontrar seu caminho para ser enterrado no sistema de sedimentos marinhos”.
O carbono é o principal componente da vida, e o carbono circula constantemente entre a atmosfera da Terra e a biosfera à medida que plantas e animais crescem e se decompõem. O carbono também pode percorrer a Terra em uma jornada que leva milhões de anos. Começa em zonas de subducção tectônica, onde as placas tectônicas relativamente finas sobre os oceanos são arrastadas para baixo de placas mais espessas que ficam sobre os continentes. A crosta oceânica que mergulha para baixo se aquece à medida que afunda e a maior parte de seu carbono retorna à atmosfera como dióxido de carbono (CO2) de vulcões.
Os cientistas há muito estudam a quantidade de carbono que fica enterrada nos sedimentos oceânicos. Os núcleos perfurados do fundo do oceano contêm camadas de sedimentos depositados ao longo de dezenas de milhões de anos. Usando datação radiométrica e outros métodos, os pesquisadores podem determinar quando sedimentos específicos foram depositados. Os cientistas também podem aprender muito sobre as condições passadas na Terra estudando minerais e esqueletos microscópicos de organismos presos em sedimentos.
“Existem dois isótopos de carbono – carbono-12 e carbono-13”, disse Torres, professor assistente do Departamento de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias de Rice. “A diferença é de apenas um nêutron. Portanto, o carbono-13 é um pouco mais pesado.
“Mas a vida é preguiçosa, e se algo é mais pesado – mesmo que seja um pouquinho – é mais difícil de se mover”, disse Torres. “Portanto, a vida prefere o isótopo mais leve, o carbono-12. E se você cultivar uma planta e lhe der CO2, na verdade, ele ocupará preferencialmente o isótopo mais leve. Isso significa que a proporção de carbono-13 para -12 na planta será menor – contém menos 13 – do que no CO2 você alimentou a planta.”
Durante décadas, os cientistas usaram proporções isotópicas para estudar as quantidades relativas de carbono inorgânico e orgânico que estava soterrado em pontos específicos da história da Terra. Com base nesses estudos e modelos computacionais, Torres disse que os cientistas acreditam que a quantidade de carbono soterrado mudou muito pouco nos últimos 30 milhões de anos.
Zhang disse: “Tivemos a ideia de usar os dados reais e calcular suas taxas de sepultamento de carbono orgânico para chegar ao sepultamento global de carbono. Queríamos ver se esse método ‘de baixo para cima’ concordava com o método tradicional de cálculos isotópicos, que é mais ‘de cima para baixo’.”
A tarefa de compilar os dados das expedições do IODP coube ao primeiro autor do estudo, Ziye Li de Bremen, que era então um estudante visitante no laboratório de Zhang na A&M.
Zhang disse que os resultados do estudo foram chocantes.
“Nossos novos resultados são muito diferentes – eles são o oposto do que os cálculos de isótopos estão sugerindo”, disse ele.
Zhang disse que este é particularmente o caso durante um período chamado meados do Mioceno, cerca de 15 milhões de anos atrás. A sabedoria científica convencional afirma que uma grande quantidade de carbono orgânico foi enterrada em torno desse intervalo, exemplificado pela “Formação Monterey”, rica em matéria orgânica, na Califórnia. As descobertas da equipe sugerem, em vez disso, que a menor quantidade de carbono orgânico foi enterrada durante esse intervalo nos últimos 23 milhões de anos.
Ele descreveu o artigo da equipe como o início de uma nova maneira potencialmente impactante de analisar dados que podem ajudar a entender e abordar as mudanças climáticas.
“É a curiosidade das pessoas, mas também quero torná-lo mais informativo sobre o que vai acontecer no futuro”, disse Zhang. “Estamos fazendo várias coisas de forma bastante criativa para realmente usar dados paleo para nos informar sobre o presente e o futuro”.
A pesquisa foi apoiada pelo Petroleum Research Fund da American Chemical Society (59797-DNI2). Em nome da National Science Foundation, a Texas A&M atuou como operadora científica do navio de perfuração IODP JOIDES Resolution nos últimos 36 anos como parte da maior bolsa federal de pesquisa atualmente administrada pela universidade.
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