.
Para ajudar a resolver o debate científico sobre se foi um asteróide gigante ou erupções vulcânicas que exterminaram os dinossauros e a maioria das outras espécies há 66 milhões de anos, os investigadores de Dartmouth tentaram uma nova abordagem – retiraram os cientistas do debate e deixaram os computadores decidirem.
Os pesquisadores relatam na revista Ciência um novo método de modelagem alimentado por processadores interconectados que podem trabalhar com resmas de dados geológicos e climáticos sem intervenção humana. Eles encarregaram quase 130 processadores de analisar o registro fóssil ao contrário para identificar os eventos e condições que levaram ao evento de extinção do Cretáceo-Paleógeno (K-Pg), que abriu caminho para a ascensão dos mamíferos, incluindo os primatas que levariam aos primeiros humanos.
“Parte da nossa motivação foi avaliar esta questão sem uma hipótese ou preconceito predeterminado”, disse Alex Cox, primeiro autor do estudo e estudante de pós-graduação no Departamento de Ciências da Terra de Dartmouth. “A maioria dos modelos avança. Adaptámos um modelo do ciclo do carbono para funcionar no sentido inverso, utilizando o efeito para encontrar a causa através de estatísticas, fornecendo-lhe apenas o mínimo de informação anterior enquanto trabalhava para um resultado específico.
“No final, não importa o que pensamos ou o que pensávamos anteriormente – o modelo mostra-nos como chegámos ao que vemos no registo geológico”, disse ele.
O modelo analisou mais de 300.000 cenários possíveis de emissões de dióxido de carbono, produção de dióxido de enxofre e produtividade biológica no 1 milhão de anos antes e depois da extinção K-Pg. Através de um tipo de aprendizado de máquina conhecido como Cadeia de Markov Monte Carlo – que não é diferente de como um smartphone prevê o que você digitará em seguida – os processadores trabalharam juntos de forma independente para comparar, revisar e recalcular suas conclusões até chegarem a um cenário que corresponde ao resultado preservado no registro fóssil.
Os restos geoquímicos e orgânicos no registo fóssil capturam claramente as condições catastróficas durante a extinção K-Pg, assim chamada devido aos períodos geológicos em ambos os lados do cataclismo de milénios. Animais e plantas em todo o mundo sofreram mortes massivas à medida que as cadeias alimentares colapsavam sob uma atmosfera instável que – carregada de enxofre que bloqueia o sol, minerais transportados pelo ar e dióxido de carbono que retém o calor – oscilava descontroladamente de condições geladas para condições escaldantes.
Embora o efeito seja claro, a causa da extinção não está resolvida. As primeiras teorias que atribuem o evento a erupções vulcânicas foram eclipsadas pela descoberta de uma cratera de impacto no México conhecida como Chicxulub, que foi causada por um asteróide com quilômetros de largura, agora considerado o principal responsável pelo evento de extinção. As teorias começaram a convergir, no entanto, à medida que as evidências fósseis sugerem um golpe duplo diferente de tudo na história da Terra: o asteróide pode ter atingido um planeta que já se recuperava das erupções massivas e extremamente violentas de vulcões nas armadilhas de Deccan, no oeste da Índia.
Mas os cientistas ainda não sabem – nem concordam – em que medida cada evento contribuiu para a extinção em massa. Assim, Cox e seu conselheiro Brenhin Keller, professor assistente de ciências da terra em Dartmouth e coautor do estudo, decidiram “ver o que você obteria se deixasse o código decidir”.
O seu modelo sugeria que o derramamento de gases que alteram o clima provenientes das Armadilhas de Deccan, por si só, poderia ter sido suficiente para desencadear a extinção global. O Traps estava em erupção há cerca de 300.000 anos antes do asteróide Chicxulub. Durante os seus quase 1 milhão de anos de erupções, estima-se que as Armadilhas de Deccan tenham bombeado até 10,4 biliões de toneladas de dióxido de carbono e 9,3 biliões de toneladas de enxofre para a atmosfera.
“Sabemos historicamente que os vulcões podem causar extinções massivas, mas esta é a primeira estimativa independente de emissões voláteis tirada da evidência dos seus efeitos ambientais”, disse Keller, que publicou um artigo no ano passado ligando quatro das cinco extinções em massa da Terra a vulcanismo.
“Nosso modelo trabalhou com os dados de forma independente e sem preconceito humano para determinar a quantidade de dióxido de carbono e dióxido de enxofre necessária para produzir as perturbações climáticas e do ciclo do carbono que vemos no registro geológico. vemos nas emissões das Armadilhas de Deccan”, disse Keller, que trabalhou extensivamente para examinar a ligação entre o vulcanismo de Deccan e a extinção K-Pg.
O modelo revelou uma queda acentuada na acumulação de carbono orgânico nas profundezas do oceano por volta da época do impacto de Chicxulub, que provavelmente resultou do asteróide ter causado o desaparecimento de numerosas espécies animais e vegetais. O registro contém vestígios de uma diminuição na temperatura na mesma época que teria sido causada pela grande quantidade de enxofre – um agente de resfriamento de curto prazo – que o meteorito gigantesco teria ejetado no ar quando colidiu com o enxofre- superfície rica naquela área do planeta.
O impacto do asteróide provavelmente também teria emitido dióxido de carbono e enxofre. No entanto, o modelo descobriu que não houve aumento nas emissões de nenhum dos gases naquela altura, sugerindo que a contribuição do asteróide para a extinção não dependia das emissões de gases.
No contexto moderno, disse Cox, a queima de combustíveis fósseis entre 2000 e 2023 bombeou cerca de 16 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono para a atmosfera por ano. Isto é 100 vezes maior do que o projeto dos cientistas com maior taxa de emissão anual das Armadilhas de Deccan. Embora seja alarmante por si só, ainda levaria alguns milhares de anos para que as actuais emissões de dióxido de carbono correspondessem à quantidade total expelida pelos antigos vulcões, disse Cox.
“O mais encorajador é que os resultados que alcançamos são amplamente plausíveis fisicamente, o que é impressionante, dado que o modelo poderia ter funcionado tecnicamente de forma completamente selvagem, sem restrições anteriores mais fortes”, disse ele.
A interconexão dos processadores reduziu o tempo que o modelo levava para analisar um conjunto de dados tão grande, de meses ou anos para horas, disse Cox. O método dele e de Keller pode ser usado para inverter outros modelos de sistemas terrestres – como os do clima ou do ciclo do carbono – para avaliar eventos geológicos cujos resultados são bem conhecidos, mas não os factores que os levaram a isso.
“Este tipo de inversão paralela nunca foi feito em modelos de ciências da terra antes. Nosso método pode ser ampliado para incluir milhares de processadores, o que nos dá um espaço de solução muito mais amplo para explorar, e é bastante resistente ao preconceito humano”, Cox disse.
“Até agora, as pessoas da nossa área têm ficado mais fascinadas pela novidade do método do que pela conclusão a que chegamos”, ele riu. “Qualquer sistema terrestre para o qual conhecemos o efeito, mas não a causa, está pronto para a inversão. Quanto melhor conhecermos o resultado, melhor seremos capazes de caracterizar o input que o causou.”
.
