Há 56 milhões de anos, uma intensificação no nível de carbono causou elevação na temperatura do planeta

Ponto de ebulição

Fonte: NATIONAL GEOGRAPHIC BRASIL   |   Por: Robert Kunzig

       

Foto: Ira Block


                Faixas avermelhadas de ferrugem na região de Bighorn

Na árida região de Bighorn, faixas avermelhadas de ferrugem em solo oxidado assinalam o abrupto aquecimento ocorrido há 56 milhões de anos, que secou os pântanos que abrigavam répteis parecidos com o aligátor do Okefenokee da foto.

« Outubro de 2011 – Edição 139

A Terra já passou por isso antes. Não por este estado febril de âmbito planetário, pois o mundo era bem diferente da última vez, 56 milhões de anos atrás. O Atlântico ainda não estava todo formado, e os animais, incluindo os nossos ancestrais primatas, podiam ir por terra firme da Ásia, cruzando a Europa e a Groenlândia, até a América do Norte. Pelo caminho, não teriam encontrado nem uma única partícula de gelo. Além disso, mesmo antes dos eventos de que estamos falando, a Terra já era bem mais quente que agora. Quando a época paleocena foi dando lugar à eocena, contudo, as temperaturas subiram de modo brusco e acelerado.

A causa foi uma maciça e repentina, em termos geológicos, liberação de carbono. Não se sabe a quantidade de carbono introduzida na atmosfera durante o Evento Máximo Termal do Paleoceno-Eoceno (PETM, na sigla em inglês), como os cientistas denominam esse período febril. No entanto, estima-se que tenha sido a mesma quantidade que seria lançada se queimássemos hoje todas as reservas de carvão, petróleo e gás natural do planeta. O PETM durou mais de 150 mil anos até que o excesso de carbono fosse reabsorvido. Provocou secas, inundações, pragas de insetos e extinções de espécies. A fauna terrestre sobreviveu – na verdade, prosperou –, mas tornou-se diferente. As consequências evolucionárias desse auge do carbono podem ser vistas ainda ao nosso redor – elas também nos incluem. E estamos prestes a repetir esse experimento.

“O PETM é um modelo para o que temos diante de nós, do que estamos fazendo ao brincar com a atmosfera”, diz o paleontólogo Philip Gingerich, especialista em vertebrados da Universidade de Michigan. “É a ideia de desencadear um processo que foge ao controle e depois requer 100 mil anos para recuperar o equilíbrio.”

Gingerich e outros cientistas constataram a mudança evolucionária no fim do Paleoceno bem antes de sua causa ser atribuída ao carbono. Há quatro décadas Gingerich busca fósseis desse período na bacia Bighorn, um árido planalto que se estende por 160 quilômetros a leste do Parque Nacional de Yellowstone, no norte do estado americano do Wyoming. A maioria das escavações foi feita nas encostas de uma meseta comprida e estreita, denominada Polecat. O cientista é dono de um sítio do qual dá para avistar a elevação.

Em uma tarde de verão, Gingerich e eu vamos em sua caminhonete Suburban azul-celeste, modelo 1978, por uma estradinha de terra até o topo da meseta, e depois seguimos rumo a sua extremidade sul, de onde se descortina uma bela vista das plantações irrigadas e dos poços de petróleo dispersos ao redor. Durante as eras glaciais mais recentes, explica ele, a Polecat era o leito do rio Shoshone, que a recobriu de calhaus arredondados. Em algum momento, o rio desviou-se para leste e começou a abrir caminho para baixo através dos sedimentos mais macios e antigos que haviam preenchido a bacia Bighorn. Ao longo dos milênios, as vertentes da meseta foram esculpidas por ventanias no inverno e chuvas no verão, adquirindo uma aparência agreste e deixando expostas diversas camadas de sedimentos. E os sedimentos da época do PETM podem ser vistos bem na extremidade sul da formação.

É ali que Gingerich recolheu indícios documentais de um grande surto entre os mamíferos. À meia altura da encosta, uma faixa de sedimentos avermelhados, com 30 metros de espessura, acompanha as dobras e reentrâncias e destaca-se com nitidez. Nessa faixa, Gingerich encontrou fósseis dos mais antigos mamíferos perissodátilos (com dedos ímpares nos cascos), artiodátilos (com dedos pares) e legítimos primatas: em outras palavras, os primeiros exemplares das ordens que hoje incluem, respectivamente, cavalos, bois e seres humanos. Desde então, fósseis semelhantes foram achados na Ásia e na Europa. Eles são encontrados por toda parte, como se tivessem surgido do nada. Nove milhões de anos depois de um asteroide se chocar contra a península de Yucatán, desencadeando o cataclismo que aniquilou os dinossauros, a Terra parece ter sido sacudida por outra mudança global.

No decorrer das primeiras duas décadas em que Gingerich se dedicou a registrar a transição do Paleoceno ao Eoceno, a maioria dos cientistas considerava o período uma transição em que um conjunto de fósseis deu lugar a outro. Essa concepção começou a mudar em 1991, quando dois oceanógrafos, James Kennett e Lowell Stott, analisaram isótopos de carbono – átomos de carbono diferenciados – em um núcleo de sedimento extraído do fundo do Atlântico nas proximidades da Antártica. Bem na divisa entre o Paleoceno e o Eoceno, uma dramática mudança na proporção dos isótopos presentes em fósseis de organismos unicelulares conhecidos como foraminíferos indicava que uma enorme quantidade de carbono “novo” havia inundado os oceanos durante um breve período de poucos séculos. Esse carbono teria se difundido pela atmosfera, o que, sob a forma de gás carbônico, impediria a dispersão do calor solar e aqueceria o planeta. Os isótopos de carbono nos foraminíferos sugerem que o oceano todo ficou mais quente, da superfície até o leito marinho.

No princípio dos anos 1990, os mesmos sinais de convulsão planetária começaram a ser localizados na meseta Polecat. Dois jovens cientistas, Paul Koch e James Zachos, coletaram amostras de alguns centímetros de solo rico em carbonatos em cada uma das camadas sedimentares. Também recolheram dentes de um mamífero primitivo, o Phenacodus. Quando analisaram as proporções de isótopos nas amostras de solo e no esmalte dos dentes, constataram o mesmo surto de carbono indicado nos foraminíferos. Com isso, começou a ficar evidente que o PETM fora um episódio de aquecimento global que havia afetado não só obscuros organismos marinhos como animais terrestres de maior porte. Os cientistas concluíram então que poderiam usar a elevação no teor de carbono – a marca indubitável do acúmulo de gases de efeito estufa – para identificar o PETM em rochas do mundo todo.

Mas de onde saiu aquele carbono? Sabemos a fonte do excesso que está sendo lançado agora mesmo na atmosfera: nós mesmos. Porém, não havia nenhum ser humano há 56 milhões de anos – muito menos carros e usinas termelétricas. O mais provável é que tenha havido mais de uma origem. No fim do Paleoceno, a Europa e a Groenlândia estavam se separando e abrindo espaço para o Atlântico Norte, o que resultou em maciças erupções vulcânicas que poderiam ter gerado CO2 dos sedimentos orgânicos no fundo do mar – embora sem a rapidez necessária para explicar os picos de isótopos. Incêndios podem ter consumido os depósitos de turfa durante o Paleoceno, mas a fuligem resultante dessa combustão ainda não apareceu nos sedimentos. Um cometa chocando-se contra rochas carbonatadas também poderia ter liberado muito carbono.

Segundo a hipótese mais antiga, e até hoje a mais aceita, muito desse carbono veio de imensos depósitos de hidrato de metano, um composto peculiar e parecido com gelo, que consiste em moléculas de água que formam uma gaiola em torno de uma única molécula de metano. Os hidratos são estáveis apenas em uma estreita faixa de temperatura baixa e pressão alta – hoje existem grandes depósitos sob a tundra ártica e o leito oceânico, nas vertentes entre as plataformas continentais e as profundas planícies abissais. Durante o PETM, um aquecimento inicial ocorrido em alguma parte – talvez por atividade vulcânica, talvez por pequenas oscilações na órbita terrestre que expuseram mais certas regiões aos raios solares – poderia ter derretido os hidratos e permitido que as moléculas de metano escapassem de suas gaiolas e chegassem à atmosfera.

Tal hipótese é alarmante. O metano disperso na atmosfera provoca o aquecimento do planeta em uma proporção 20 vezes maior, por molécula, que o dióxido de carbono. Depois de uma ou duas décadas, ele passa por um processo de oxidação e vira CO2, que continua aquecendo ainda por muito tempo. É esse tipo de cenário que poderia ocorrer agora: o aquecimento causado pela queima de combustíveis fósseis tende a desencadear uma liberação descontrolada do metano armazenado no mar e no gelo setentrional.

Com base em seus dados, Koch e Zachos concluíram que o PETM fez com que a temperatura média anual na bacia Bighorn aumentasse por volta de 5ºC. Isso é mais que todo o aquecimento ali registrado desde a última Era Glacial. Mas é menos que as previsões para os séculos vindouros caso prossiga inalterada a queima de combustíveis fósseis pelos seres humanos. Tais simulações também anunciam alterações significativas no regime das chuvas ao redor do mundo, já neste século, e, sobretudo, em regiões subtropicais. No entanto, como verificar a exatidão desses modelos? “Não podemos esperar 100 ou 200 anos para ver o que aconteceu”, diz o geólogo sueco Birger Schmitz. “Por isso temos de entender o PETM. Ali é possível ver o resultado.”

E o que aconteceu na bacia Bighorn foi um rearranjo completo das formas de vida. O paleobotânico Scott Wing, do Museu Nacional de História Natural do Instituto Smithsonian, vem coletando folhas fossilizadas em Bighorn há 36 verões. “Procurei durante dez anos por um depósito de fósseis como este”, conta Wing. Estamos sentados em uma encosta entre Ten Sleep e Worland, a oeste dos montes Bighorn, martelando rochas em uma trincheira aberta pelos assistentes de Wing. Em escarpas mais distantes consigo ver as faixas avermelhadas, entremeadas de cinza e amarelo, que identificam a camada como sendo da época do PETM. Nos silêncios da conversa, o único som é a música dos martelos – golpes abafados e ressonantes como de um diapasão. Basta bater as pedras com persistência e elas se abrem ao longo de um plano que separa duas camadas de argila, e às vezes ali se vê uma folha tão bem preservada que, com a ajuda da lupa de Wing, é possível distinguir até mesmo as trilhas abertas por insetos esfomeados há 56 milhões de anos.

Os fósseis que Wing havia coletado mostravam que, antes e depois do aquecimento, a bacia Bighorn estava coberta por uma densa floresta de bétulas, plátanos, metassequoias, palmeiras e árvores similares a magnólias. O solo devia ser macio, e algumas áreas, pantanosas. No Paleoceno e no Eoceno, a bacia Bighorn era parecida com o atual norte da Flórida.

No entanto, Wing descobriu que, no ápice do PETM, essa paisagem se transformou. Ela se tornou mais rala e árida, como as florestas da América Central. À medida que o planeta ficava mais quente, espécies vegetais migraram para a bacia, vindas do sul e da costa do golfo a mais de 1,5 mil quilômetros. Muitas eram leguminosas. E outras haviam sido infestadas por insetos.

Das centenas de folhas fossilizadas examinadas por Wing e por sua colega Ellen Currano, quase 60% das folhas apresentam orifícios ou canais sinuosos abertos pela mastigação de insetos. O calor pode ter acelerado o metabolismo deles, fazendo com que comessem e se reproduzissem mais. Ou talvez o dióxido de carbono adicional tenha transformado as plantas (quando se introduz CO2 em estufas, os vegetais crescem mais, mas seu conteúdo proteico é menor, tornando as folhas menos nutritivas). O mesmo pode ter ocorrido na estufa global do PETM – os insetos tiveram de comer muitas folhas para sobreviver.

Além disso, as folhas mastigadas por insetos do PETM eram menores que suas ancestrais do Paleoceno, e o motivo é que, segundo Wing, as precipitações haviam diminuído em 40%. (Quando há escassez de água, as plantas compensam essa falta com o encolhimento das folhas.) A queda nas precipitações também fez com que o solo secasse, e o ferro nele presente se oxidasse e adquirisse um tom de ferrugem. Tais solos ressecados de acordo com a estação viraram as faixas largas que hoje formam as listras nas encostas. Então, no auge do PETM, os leitos avermelhados desapareceram – não porque o clima em geral ficasse mais úmido, mas devido à concentração maior das chuvas. Os rios da bacia transbordavam sempre e inundavam as áreas próximas, carregando o solo antes que pudesse se consolidar.

Enquanto as árvores de leguminosas floresciam na bacia Bighorn, em todos os oceanos proliferava o Apectodinium. Essa espécie é uma forma extinta dos dinoflagelados – um grupo de plânctons unicelulares, alguns dos quais hoje dão origem a proliferações tóxicas conhecidas como marés vermelhas. No inverno, os Apectodinium se recolhiam em cistos rígidos que afundavam até o leito do mar. Na primavera seguinte, uma aba em cada cisto se abria como alçapão. Os organismos unicelulares então se arrastavam para fora e subiam à superfície, deixando para trás os cistos vazios que, 56 milhões de anos depois, seriam identificados por Henk Brinkhuis, da Universidade de Utrecht, e seu colega Appy Sluijs em amostras de sedimentos – as abas abertas sendo as únicas pistas para a história de uma forma de vida quase alienígena.

No período anterior ao PETM, Brinkhuis e Sluijs só encontraram o Apectodinium em regiões subtropicais. Mas, nos sedimentos da época do PETM, esses organismos estão em todo o mundo – uma confirmação de que todos os oceanos estavam mais quentes. No Paleoceno, a temperatura da água durante o verão no oceano Ártico já estava em torno dos 18ºC; durante o PETM, ela subiu para cerca de 23ºC. Nadar ali seria como nadar no Caribe. Hoje, a água nas profundezas mantém-se pouco acima do ponto de congelamento; no PETM, ela estava entre 13ºC e 19ºC.

À medida que os oceanos absorviam o dióxido de carbono que aquecia o planeta, a água deles foi se tornando mais ácida. Isso se comprova em sedimentos coletados nas profundezas oceânicas, nos quais o PETM é tão evidente quanto as listras nas encostas da bacia Bighorn. No decorrer do PETM, o oceano acidificado acabou dissolvendo o carbonato de cálcio. A acidificação dos oceanos leva à extinção de miríades de formas de vida, dissolvendo conchas, mariscos e foraminídeos – o cenário que tantos cientistas anunciam para o século 21. No entanto, o PETM é ainda mais desconcertante. Embora os recifes de coral no oceano Tétis, um ancestral do mar Mediterrâneo que atravessava o Oriente Médio, pareçam ter seu impacto, a única extinção em massa comprovada do PETM é inesperada: ela eliminou metade das espécies de foraminídeos que vivia no fundo lodoso dos mares. Eram cosmopolitas, adaptadas a ampla variedade de condições, capazes, portanto, de superar qualquer obstáculo.

Em função do nível de acidificação nos oceanos, James Zachos e seus colegas estimam que logo de início cerca de 3 trilhões de toneladas de carbono foram lançadas de uma só vez na atmosfera e, em seguida, mais 1,5 trilhão de toneladas foram sendo liberadas pouco a pouco. O total de 4,5 trilhões de toneladas é mais ou menos todo o carbono que hoje se avalia haver nas reservas de combustíveis fósseis; e os 3 trilhões iniciais equivalem a três séculos de emissões humanas, mantidos os níveis atuais. Embora os dados não sejam conclusivos, a maioria dos pesquisadores supõe que a liberação do PETM tenha sido mais demorada, estendendo-se por milhares de anos.

Seja qual for a rapidez com que se difundiu o carbono, seria necessário um tempo bem maior para que fosse removido pelos processos geológicos. Enquanto os carbonatos no fundo do mar se dissolviam, contrabalançando a acidificação, o oceano continuou a absorver mais CO2, e, depois de alguns séculos ou milênios após o evento inicial, por fim o auge do gás carbônico atmosférico ficou para trás. Entretanto, o CO2 estava se dissolvendo nas gotas de chuva, as quais lixiviavam o cálcio das rochas e o levavam ao mar, no qual se combinava com os íons de carbonato, resultando em mais carbonato de cálcio. Esse processo erosivo acontece o tempo todo, mas foi acelerado durante o PETM, pois o clima estava mais quente, e as chuvas, mais ácidas. Pouco a pouco as águas removeram da atmosfera o CO2 adicional, que acabou em formações calcárias no fundo do mar. E o clima aos poucos voltou a seu estado anterior. “É o que vem ocorrendo hoje com os combustíveis fósseis”, diz Zachos. “Aquilo que levou milhões de anos para se acumular nós estamos, em termos geológicos, liberando de uma só vez. No fim, o sistema acaba por reabsorver o excesso nas rochas, mas vai levar centenas de milhares de anos.”

Matt Huber, um especialista em simulações climáticas, arriscou-se a prever o que aconteceria se os seres humanos decidissem consumir todas as reservas de combustíveis fósseis. Os resultados que obtém são infernais. No que considera como o seu “palpite mais favorável de um cenário ruim” (para ele, o pior cenário de todos é o de “conflagração global”), o clima de regiões agora habitadas por metade da população humana se tornaria quase insuportável. Em grande parte da China, da Índia, do sul da Europa e dos Estados Unidos, as temperaturas chegariam no verão a médias de 37ºC, de dia e de noite, ano após ano.

Os climatologistas não costumam mencionar essas previsões sinistras de longo prazo, argumenta Huber, em parte porque estão sempre sendo acusados pelos céticos de alarmismo e de extrapolar dados científicos incertos. “O que acabamos fazendo é nos censurar”, comenta. “Toda vez em que topamos com algo muito preocupante, tendemos a dar um desconto. Mas, nesse caso, mesmo a posição equilibrada é, na verdade, bem pior do que as pessoas imaginam.”

Por fim, decreta: “Se continuarmos no caminho atual, não resta dúvida. Vamos acabar voltando ao Eoceno. E já sabemos como vai ser.”

No PETM, o calor fez com que espécies tropicais migrassem para os polos. Animais e vegetais podiam transpor pontes de terra entre todos os continentes e se miscigenar. Animais ungulados corredores, os ancestrais dos cavalos e dos cervos, chegaram à bacia Bighorn. Um pouco mais tarde, talvez devido ao fato de o clima ter ficado mais úmido, e a cobertura florestal avançado sobre os campos propícios a esses animais, surgiram os primatas verdadeiros.

Os seres humanos, e todos os outros primatas, descendem de um primata do PETM – assim como os perissodátilos, entre eles cavalos e rinocerontes, descendem de outro ancestral do PETM, e os ruminantes artiodátilos, como cervos, bois, camelos e ovelhas, de um terceiro ancestral da mesma época. As espécies que apareceram de repente na bacia Bighorn podem ter migrado da Ásia, onde foram achados espécimes fósseis mais antigos que os de Bighorn. Essas espécies asiáticas, por sua vez, descendem de ancestrais que remontam ainda antes, no Paleoceno. Mas até agora não se achou nenhum fóssil do Paleoceno que pudesse ser reconhecido como sendo algum primata ou equídeo.

Durante o próprio PETM, ocorreu algo estranho com os mamíferos: eles encolheram. Na bacia Bighorn, os cavalos eram tão pequenos quanto gatos siameses, mas, à medida que o carbono foi sendo eliminado da atmosfera, eles voltaram a crescer. Não se sabe ainda se isso aconteceu devido ao calor ou ao próprio CO2. Mas o que isso mostra, diz Philip Gingerich, é que os animais podem evoluir rapidamente em função de mudanças ambientais. Quando ele foi pela primeira vez a Bighorn, quatro décadas atrás, era para saber como haviam surgido os cavalos e os primatas. Hoje o cientista está convencido de que esse dois grupos, assim como os artiodátilos, surgiram no PETM – ou seja, que essas três ordens de mamíferos modernos adquiriram as características próprias naquela época, em um surto evolutivo desencadeado pelo repentino aumento de CO2 na atmosfera.

Depois de 56 milhões de anos, os primatas, que tinham o tamanho de camundongos ou coelhos, agora dominam a cadeia alimentar. Eles domesticaram os outros descendentes do PETM – cavalos, bois, porcos, ovelhas – e se dispersaram por todo o planeta. Avançaram além do cultivo da terra e estabeleceram um modo de vida que, embora variado, depende demais de combustíveis fósseis. Enquanto Gingerich e eu sacolejamos em sua caminhonete no topo da meseta Polecat, avistamos as bombas de extração de petróleo subindo e descendo sem parar, trazendo o petróleo do Cretáceo para a superfície, como ocorre em toda a bacia Bighorn.

Desde o século 18, a queima de combustíveis fósseis já lançou na atmosfera mais de 300 bilhões de toneladas de carbono – provavelmente menos de um décimo das reservas existentes ou do que foi liberado por ocasião do PETM. Esse evento não nos diz o que vai acontecer com a vida no planeta se decidirmos esgotar essas reservas. (Em 2010, as emissões globais de carbono atingiram novo recorde.) Talvez ocorra um surto de inovação evolutiva como aquele que deu origem aos primatas dos quais descendemos. Ou talvez desta vez, com todas as outras pressões sobre as espécies, aconteçam extinções maciças. O que o PETM faz é apenas fornecer contexto mais amplo para as nossas escolhas. Daqui a dezenas de milhões de anos, seja qual for o destino da humanidade, todo o padrão de vida na Terra pode ser radicalmente diverso daquilo que poderia ter sido – apenas em função do tipo de energia que adotamos durante alguns séculos.

Publicado em 27/01/2015, em Meio Ambiente. Adicione o link aos favoritos. Deixe um comentário.

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