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Quando se trata de estudar certos processos geológicos, você não pode chegar muito mais perto de estudá-los em tempo real do que em Taiwan.
Taiwan experimenta algumas das taxas mais rápidas de construção de montanhas do mundo – elas estão crescendo a um ritmo mais rápido do que nossas unhas crescem em um ano. As montanhas também sofrem terremotos frequentes e significativos, a região experimenta cerca de quatro tufões por ano em média e, em alguns lugares, recebe mais de vários metros de chuva anualmente, diz o professor associado da UConn no Departamento de Ciências da Terra, Michael Hren.
Todas essas condições se devem à localização de Taiwan na convergência das placas dos mares da Eurásia e das Filipinas, o que leva a uma paisagem de extremos onde você pode ver as montanhas crescendo, caindo e se desgastando, tudo em uma escala de tempo humana. A equipe de Hren e seus colaboradores da Universidade de Oregon aplicaram novas técnicas para entender o passado dessa cordilheira mutável. Suas descobertas são publicadas em Avanços da ciência.
“Durante décadas, Taiwan tem sido um lugar onde as pessoas estudam os processos de como a Terra funciona porque tudo é um pouco acelerado. É também um exemplo arquetípico de uma colisão arco-continente, por isso é um modelo para o mundo, mas sabemos muito pouco sobre a altura dessas montanhas ao longo do tempo”, diz Hren.
Conhecer a altura das montanhas ao longo do tempo é importante porque a topografia ou características físicas de uma montanha são o resultado de um equilíbrio entre a formação de montanhas e a erosão.
Hren explica: “A altura das montanhas nos diz como ou quais são os feedbacks entre os processos na atmosfera, clima, intemperismo, biologia e processos que estão ocorrendo nas profundezas da terra. Se conhecermos a topografia e a altura das montanhas ao longo do tempo, e também sabemos o que está acontecendo sob a superfície, então podemos descobrir como essas coisas se influenciam.”
Esses eventos antigos também podem nos ajudar a entender melhor como o processo de elevação das montanhas afeta o ciclo global do carbono. Por exemplo, à medida que os minerais de silicato nas montanhas sofrem intemperismo, o dióxido de carbono da atmosfera pode acabar sendo armazenado em rochas carbonáticas marinhas. Da mesma forma, o carbono orgânico produzido em terra é exportado para o mar, diz Hren, armazenando carbono nas profundezas do oceano. Ambos os processos podem afetar os níveis de dióxido de carbono atmosférico a longo prazo.
“Se não entendemos a evolução das montanhas, não entendemos como os processos tectônicos estão ligados à atmosfera e ao clima global”, diz Hren. “Reconstruir a história da paleoelevação de cinturões de montanhas tropicais como Taiwan tem se mostrado difícil porque é quente, é úmido, as coisas erodem rapidamente e a maioria dos sedimentos é despejada no oceano. Não há muito registro para estudar em terra.”
Com a escassez de ferramentas para quantificar a paleoelevação de Taiwan, o grupo de pesquisa de Hren, incluindo Queenie Chang Ph.D. ’22, adotou uma nova abordagem para olhar para trás na história das montanhas de Taiwan. Os pesquisadores coletaram 39 amostras de sedimentos antigos transportados pela água correndo pelos rios, levando sedimentos para longe das montanhas, de várias seções ao longo do cinturão montanhoso de Taiwan.
“Os sedimentos derivados da montanha foram transportados e acumulados nas planícies aluviais do rio e na bacia marinha profunda. Eles foram litificados em rochas sedimentares depois de milhões de anos”, diz Chang. “Graças à rápida taxa de elevação em Taiwan, essas camadas de rocha agora estão expostas na superfície para estudarmos e coletarmos”.
Eles mediram a química isotópica da matéria orgânica nessas rochas sedimentares de todo o antigo sistema fluvial, que contém detalhes sobre a elevação em que as plantas antigas cresceram, fornecendo evidências da história de toda a rede fluvial.
“Estamos essencialmente tentando relacionar a química da matéria orgânica sedimentar com a origem dos materiais nesta jornada. Esses sedimentos têm de três milhões de anos até os mais recentes e a química pode nos dizer sobre a evolução das montanhas”, diz Hren.
Os pesquisadores medem os isótopos de hidrogênio armazenados nas ceras das folhas, que registram a água que caiu na paisagem antes de ser absorvida pelas plantas e outros produtores primários. Os registros revelam uma mudança fundamental na química dos sedimentos ao longo do tempo, refletindo mudanças na paisagem e mostrando como os cinturões de montanhas no lado leste de Taiwan evoluíram e cresceram. Ou seja, eles viram um rápido aumento na elevação de cerca de dois quilômetros (aproximadamente 1,2 milhas) de cerca de 1,3 a 1,5 milhão de anos atrás até o presente.
“Muitas evidências geológicas anteriores mostraram uma transição significativa da atividade tectônica em Taiwan neste momento – aumentando a taxa de sedimentação no oceano, aumentando a taxa de exumação de rochas e uma mudança na orientação de convergência das placas. Nossas descobertas mostram como essas mudanças nas atividades tectônicas influenciam a paisagem da superfície da Terra e a altura das montanhas rapidamente”, diz Chang.
Hren diz que esta abordagem produz os primeiros dados reais para quantificar a evolução da altura das montanhas em Taiwan, e a técnica pode ser aplicada a qualquer cinturão de montanha tropical.
Esta pesquisa ajudará a dissipar a incerteza sobre a história paleotopográfica de Taiwan, e Hren explica que grande parte do debate envolveu a idade das montanhas e quando elas se desenvolveram. Os dados isotópicos fornecem restrições que podem ser construídas para revelar mais informações sobre a história e os processos da cordilheira.
“Houve debates de longa data sobre não apenas quando exatamente as montanhas subiram, mas também como elas subiram”, diz Hren. “Uma visão tradicional é que houve uma migração para o sul da construção de montanhas, então, efetivamente, começou no norte e depois continua a crescer para o sul. Esta é uma parte da abordagem dessa questão. A outra parte é sobre o momento, onde alguns argumentariam a favor de um desenvolvimento mais antigo, e alguns acreditam que ele surgiu nos últimos milhões de anos.”
Hren observa que esta pesquisa é um esforço internacional e foi possível graças a um projeto colaborativo com vários alunos de universidades taiwanesas e membros do corpo docente de todos os EUA. Com as restrições impostas pelos dados, os pesquisadores continuam seu trabalho para reconstruir o passado e ganhar uma melhor compreensão desses fenômenos geológicos que tanto influenciam o funcionamento do resto do planeta.
“Quando você cresce uma montanha, grande parte da matéria orgânica é erodida e transportada para o oceano e tem grandes implicações para o ciclo global do carbono”, diz Hren. “Estamos trabalhando para restringir ainda mais esse processo em Taiwan, também estamos analisando bacias ou sedimentos em toda a ilha para desenvolver uma imagem abrangente de todo o sistema insular para tentar responder a essas perguntas. Houve um gradiente espacial no tempo de elevação? Existem diferenças nos registros entre os lados leste e oeste quando pensamos em diferentes sistemas montanhosos lá? Isso faz parte de um projeto em andamento que continuamos em Taiwan.
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