Dentro da caverna Yonderup, 12 milhas ao norte de Perth, na Austrália, Pauline Treble está viajando no tempo. Em vez de dobrar as leis da física, o pesquisador está examinando registros do passado da Terra trancado dentro de estalagmites e estalactites - o último do teto e o primeiro do chão - juntos chamados espeleotemas.
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Essas partes icônicas das cavernas se formam quando a água escorre para a boca subterrânea, carregando minerais com ela. O líquido deixa os minerais para trás, assim como a água do chuveiro deixa depósitos no azulejo, e parte da água fica presa entre os cristais minerais. Ao longo dos séculos, essa linda placa se torna uma cápsula do tempo: cada camada mineral contém pistas químicas, ou proxies, para dizer o que estava acontecendo acima do solo durante uma época específica. Quanto mais próximo do meio do espeleotema você olha, mais para trás no tempo você está vendo.
Cientistas como Treble, da Organização Australiana de Ciência e Tecnologia Nuclear, estão aprendendo a usar essas composições de cones de cavernas para rastrear antigos fluxos e refluxos no clima e nos padrões climáticos. A esperança é não só entender o passado, mas também obter possíveis vislumbres do nosso futuro.
Agora Treble e seus colegas descobriram que as formações de cavernas também capturam registros de incêndios florestais antigos - e isso representa um problema. O sinal para o fogo parece muito com uma grande proxy para mudanças nas condições climáticas, o que significa que os cientistas podem estar confundindo interrupções locais como incêndios para efeitos mais globais.
"É realmente necessário chamar a atenção das pessoas", diz Treble. "Caso contrário, há um grande potencial para as pessoas interpretarem mal esses proxies."
Treble não se propôs a encontrar antigos incêndios. Ela viajou para Yonderup na esperança de extrair as informações de precipitação da caverna e adicionar ao registro paleoclimático. "Deveria ter havido um sinal claro", diz Treble, um sinal como os outros espeleólogos científicos que viram em outras cavernas. Mas, misteriosamente, não houve.
O problema era que essas outras cavernas estavam localizadas em partes temperadas do Hemisfério Norte. Na Austrália Ocidental, o clima se inclinava mais seco, mais mediterrâneo. Com a estranha falta de sinal em sua caverna, ela começou a pensar que talvez os proxies que os cientistas de temperado usavam não se traduzissem.
Mas então ela considerou que o fogo que ela lembrava tinha ficado acima da caverna em fevereiro. Como isso mudaria os espeleotemas? Como seria um incêndio codificado? E seus sinais de espeleote poderiam mascarar o da chuva?
Ela passou o projeto para o curso de graduação da Universidade de New South Wales, Gurinder Nagra. Ele trabalhou com Treble e seu colega Andy Baker para expor como os incêndios afetam a terra que eles queimam e como esses efeitos caem em cavernas.
Os cientistas coletaram dados dessas formações semelhantes a catedrais na caverna de Yonderup, na Austrália. (Andy Baker) O oxigênio é um dos principais indicadores que os cientistas usam para reconstruir o passado - especificamente, a relação mutável entre os isótopos oxigênio-18 e oxigênio-16. No sentido amplo, a água da chuva tem mais oxigênio que a água do mar, porque esse isótopo é mais leve, evapora-se mais facilmente do oceano, entra nas nuvens e cai na Terra. Quanto mais quente a temperatura, mais oxigênio-18 pode evaporar também - e mais a água evapora o período, o que significa que a quantidade de precipitação aumenta globalmente.
Mas ler nas proporções que aparecem em cavernas e em diferentes zonas climáticas não é simples, e seu significado exato varia ao redor do mundo.
"No sudoeste da Austrália, a razão [oxigênio] da chuva está relacionada a duas coisas: a intensidade dos eventos de precipitação e as mudanças na circulação atmosférica", diz Treble, uma constatação que ela verificou observando eventos de chuvas conhecidos do século 20 e um moderno registro de estalagmite. Para essa parte da Austrália, Treble descobriu que uma proporção maior - mais oxigênio pesado em comparação com a luz - significa chuvas menos intensas, ou uma mudança nos ventos de oeste do hemisfério sul.
Somando-se aos meandros, parece que a relação de oxigênio pode ser tão sensível às conflagrações quanto ao clima. As mensagens dos dois estão misturadas nos espeleotemas, e ninguém sabia até agora.
Quando um incêndio atravessa uma região seca, ele queima ou mata a vegetação. Essas baixas alteram as taxas de transpiração e evaporação - como a água sobe pelas raízes das plantas até as folhas e depois salta para o ar como vapor. Por causa das flutuações da flora e das cinzas, os micróbios do solo também mudam, assim como os níveis de elementos como magnésio, cálcio, potássio e sódio. O chão se torna mais escuro do que antes, o que faz com que ele absorva mais radiação do sol.
Quando a água flui através do solo enegrecido e sem vida, ela reúne evidências do ambiente alterado e esse sinal é depositado em cavernas. A questão então se tornou, os sinais de fogo poderiam ser desvendados dos sinais de mudanças climáticas? Nagra cavou fundo nos dados da caverna para descobrir, usando medidas bimensais dos locais de agosto de 2005 a março de 2011, uma análise que revelou as impressões digitais de fogo pressionadas contra espeleotemas.
Um incêndio florestal arde na região fora de Perth, na Austrália, em 2009. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) A água do pós-fogo era mais clorada e mais rica em potássio e sulfato, relatou a equipe em resultados apresentados na conferência da American Geophysical Union em dezembro, e agora em análise na Hydrology and Earth Systems Sciences . Mais importante ainda, eles viram que o fogo também aumentou a taxa de isótopos de oxigênio - o padrão tradicional de estudos climáticos passados - em até 2 partes por mil.
Essa mudança aparentemente pequena está de fato a par com as maiores flutuações climáticas de cerca de 2, 6 milhões de anos atrás até o presente. Os cientistas, descobriu a equipe, podem estar interpretando erroneamente as taxas de oxigênio como grandes oscilações no clima, quando na verdade estão vendo grandes chamas.
A reconstrução do clima corretamente interpretada ajuda os cientistas a contextualizar as mudanças atuais, como comparar a taxa atual de mudança com a variabilidade natural do planeta no passado, diz Frank McDermott, da University College Dublin. E os cientistas usam dados paleoclimáticos para fazer modelos mais precisos do passado e do presente e melhores projeções para o futuro.
"Se nós sabemos como o clima mudou no passado - digamos nos últimos milhares de anos - podemos executar um modelo climático de trás para frente a partir dos dias atuais ... e então verificar se o modelo consegue reproduzir as condições climáticas passadas conhecidas", ele diz.
O estudo da equipe mostra como é importante entender uma caverna como um sistema individual antes de usá-la para fazer essas generalizações sobre o mundo - uma boa tática, esteja você estudando pessoas ou câmaras subterrâneas.
“Em essência, o cientista deve tentar entender o sistema de cavernas e até mesmo o sistema de água de gotejamento do qual sua estalagmite foi amostrada para interpretar adequadamente as mudanças mais sutis”, diz McDermott.
Um projeto liderado por Greg Hakim, da Universidade de Washington, em Seattle, está atualmente incorporando o banco de dados de medidas de isótopos de oxigênio da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) nesses modelos, para executar exatamente essas verificações. E é aí que as novas descobertas podem ajudar.
"Aqueles que são afetados por fatores locais são expulsos", diz Baker. Agora, os cientistas podem, talvez, expulsar as cavernas que foram queimadas.
Novas plantas estavam brotando cerca de seis meses depois de um incêndio perto da caverna de Yonderup. (Pauline Treble) Usando esse mesmo banco de dados da NOAA e os novos resultados de Nagra, os paleoclimatologistas também poderiam reconstruir o histórico de fogo de uma região. "Você provavelmente não pode fazê-lo com a medição do isótopo de oxigênio por si só, mas com outras coisas que seriam mais isoladas em termos de como eles são afetados", adverte Nagra.
Isso significa que esse trabalho precisa de uma verdadeira impressão digital de fogo - uma que é realmente única. Treble diz que a solução pode ser traços de metais. Combinado com os dados de oxigênio, eles poderiam construir um cronograma de história de fogo forte. Esse registro, especialmente em áreas secas como as deste estudo, é muitas vezes uma subtrama na história do clima. Vemos isso agora, com incêndios florestais aumentando no oeste americano por causa da seca, temperaturas mais altas, estações quentes mais longas e tempestades maiores.
Com as cavernas australianas, “estamos tentando diminuir a maneira como esses processos são acoplados a longo prazo e que tipo de impacto podemos esperar para secar ainda mais essa região”, diz Treble.
Os cientistas também esperam ver como os futuros incêndios afetarão a ecologia local e as próprias cavernas, razão pela qual o Australian Research Council financiou este estudo. Nagra e seus assessores se uniram ao Escritório de Meio Ambiente e Patrimônio, que administra os parques nacionais da Austrália.
“Em Nova Gales do Sul, temos uma política de estado onde eles não tiveram nenhuma queima controlada ou prescrita de cavernas ou cársico em conservas nacionais, porque eles não sabiam o impacto que teria”, diz Baker. “Para ser cauteloso, eles não tiveram um incêndio. Talvez possamos dar-lhes provas suficientes de que podem mudar a política se for do melhor interesse. ”
