Este é o segundo de uma série de cinco partes escrita por especialistas apresentados na nova exposição Hall of Fossils - Deep Time do Smithsonian, que será inaugurada em 8 de junho no Museu Nacional de História Natural. A série completa pode ser encontrada visitando nosso Relatório Especial de Tempo Profundo
Centenas de milhões de anos atrás, grandes blocos de gelo cobriam os continentes da Terra de costa a costa. Apenas os picos das montanhas do planeta ficavam acima do gelo enquanto as geleiras rangiam e se abriam no leito rochoso, serpenteando lentamente em direção às planícies cobertas de neve. Onde as geleiras se encontravam com os oceanos, enormes blocos de gelo e rochas pareciam ter saído das geleiras e caído no mar. A vida, principalmente algas, cianobactérias e outras bactérias, de alguma forma persistiu nas pequenas bolsas sem gelo da água do oceano. Como um planeta gelado em um sistema solar distante, a Terra durante seus anos de formação, uma fase juvenil conhecida como a Terra da Bola de Neve, era um lugar muito diferente do planeta predominantemente azul de hoje.
Mudanças dramáticas no clima da Terra há muito tempo fascinam os geocientistas. Os geocientistas estudam períodos em que a Terra era fundamentalmente diferente de hoje para aprender sobre a taxa e o tempo da mudança climática. A mística de um planeta quase inteiramente coberto de gelo, tão irreconhecível para nós hoje, é óbvia. A incessante ambigüidade de conhecer apenas parte da história da Terra - uma história cuja tinta se desvanece cada vez mais com o tempo à medida que as camadas geológicas originais são recicladas para formar novas - cria um ciclo constante de novas descobertas à medida que as evidências são interligadas.
No centro de desvendar o mistério da história do nosso planeta está a pergunta: Como funciona a Terra? Registros fósseis apontam para interações bidirecionais entre a vida e os sistemas da Terra. Essas interações são governadas pelo ciclo do carbono, uma delicada máquina em escala planetária que determina o clima da Terra. Em última análise, para entender como o ciclo de carbono da Terra funciona é para apreciar a influência humana que atualmente está impactando: Apesar da ambigüidade do passado, nossa trajetória atual é excepcionalmente certa.
A última vez que uma Terra de Bola de Neve aconteceu foi há 640 milhões de anos, durante um período conhecido como o Criogeniano. Na época, a vida complexa ainda não havia evoluído, por isso é difícil saber que fração de vida pereceu sob o gelo inóspito. Após cerca de dez milhões de anos, o gelo começou a recuar, fornecendo aos oceanos nutrientes abundantes para a vida. Esse bufê oceânico pós-glacial coincide com a primeira evidência fóssil de esponjas e, portanto, pode ter estimulado o surgimento dos primeiros animais. Com base nas poucas camadas remanescentes do antigo fundo do mar, os cientistas pensam que o planeta estava quase totalmente congelado, não apenas uma vez, mas várias vezes em seus primeiros anos.
Em contraste, outros períodos da história da Terra foram extremamente quentes. Cinqüenta e dois milhões de anos atrás, durante o Eoceno, mega-florestas exuberantes de ciprestes e alvoradas ocupavam o que hoje é o Círculo Ártico, e os primeiros animais que reconheceríamos como mamíferos apareceram no registro fóssil. Períodos como o Eoceno são freqüentemente referidos como Terra “com efeito de estufa”, porque eles são conhecidos por coincidirem com altos níveis de dióxido de carbono na atmosfera.
Muito parecido com Goldilocks procurando pelo mingau que é a temperatura certa, o clima da Terra repetidamente provou dos extremos.
Embora a noção de alternar entre planetas cobertos de gelo ou infestados por pântanos possa parecer formidável, mudanças climáticas tão grandes ocorreram ao longo de dezenas de milhões de anos, dando à vida bastante tempo evolutivo para desenvolver novas estratégias para ter sucesso. Essas transições lentas do clima de estufa para o clima de Icehouse são o resultado de mudanças sutis no ciclo de carbono geológico da Terra.
Ao longo da história da Terra, os vulcões expeliram continuamente o carbono armazenado nas profundezas do interior da Terra em resposta à mudança de placas tectônicas. O dióxido de carbono (CO2) de uma série de vulcões em erupção inunda a atmosfera, onde se dissolve na água da chuva e cai de volta à Terra. Como a água da chuva se infiltra no solo, ela dissolve a rocha, pegando cálcio ao longo do caminho. Os sistemas fluviais então entregam o cálcio e o CO2 para o oceano, e quando o carbonato de cálcio ou o calcário precipitam, muitas vezes graças a organismos calcificados como corais e moluscos, o CO2 é finalmente trancado.
Em alguns aspectos, o ciclo do carbono é como aquecer uma casa com um termostato quebrado: quando o forno expulsa muito calor, ou CO2, as janelas podem ser abertas para resfriar a casa. Para o ciclo do carbono, um aumento na atividade dos vulcões aquece o planeta, que é equilibrado por um aumento do desgaste das rochas nos solos, movendo mais cálcio e CO2 para os oceanos para formar calcário e criando um feedback negativo que mantém os níveis atmosféricos de CO2 estáveis e, por extensão, a temperatura do planeta, em cheque. Esse cabo de guerra entre o forno, ou as emissões globais de CO2, e as janelas, ou o intemperismo das rochas, determinam em grande parte o estado do clima da Terra. É fácil ver os vulcões como os atores nefastos neste cabo-de-guerra do clima; no entanto, a intemperança das rochas, indiferente e insensível, pode ser igualmente vil.
O vapor e outros gases, como o dióxido de carbono, escapam do solo perto de um vulcão na Islândia. Apesar das plantas absorverem dióxido de carbono, ao longo de um milhão de anos, muito desse carbono é devolvido à atmosfera, de tal forma que os vulcões agiram como fonte líquida de dióxido de carbono atmosférico ao longo da história da Terra. (Kate Maher) Milagrosamente, os solos do planeta são mais aptos a abrir e fechar janelas, se tiverem tempo suficiente. Em média, o tempo de vida de uma molécula de carbono no sistema oceano-atmosfera é de cerca de 300.000 anos e, portanto, em escalas de tempo de um milhão de anos, a Terra é equilibrada principalmente pelas janelas abertas.
No entanto, as catástrofes climáticas ocorreram muitas vezes na história da Terra, muitas vezes coincidindo com grandes extinções em massa. Descobrir o culpado por trás desses eventos catastróficos é difícil. Ocasionalmente, as emissões vulcânicas excessivas coincidem, de forma suspeita, com os maiores transtornos do ciclo do carbono.
No final do Permiano, 251 milhões de anos atrás, as Armadilhas Siberianas irromperam nos leitos de carvão do que é hoje a Sibéria, liberando tanto carbono que o aquecimento global e a acidificação oceânica certamente desempenharam um papel na maior das extinções marinhas. No final da extinção em massa do Permiano, 90% das espécies marinhas foram extintas e, lentamente, ao longo de milhões de anos, o balanço de carbono foi restabelecido e a vida recuperada. A vida parecia diferente do que antes, com a primeira aparição de ictiossauros e corais escleráticos.
A exposição "Fossil Hall - Deep Time" do Smithsonian abre em 8 de junho de 2019. (Smithsonian.com) É tentador ver a história da Terra como uma das transformações catastróficas, seguida pelo estabelecimento de formas de vida novas e cada vez mais complexas. Isso é verdade, mas talvez uma história mais miraculosa seja como dois atores aparentemente díspares, vulcões emissores de CO2 e o contínuo solo-rio-oceano que retorna o CO2 ao interior da Terra, conseguiram manter o clima da Terra praticamente habitável por bilhões de anos. Estimativas de solos e plantas fósseis, bem como de depósitos marinhos, sugerem que, pelo menos nos últimos 600 milhões de anos, os níveis atmosféricos de CO2 foram em grande parte cinco vezes superiores aos níveis pré-industriais.
Para comparação, o cenário mais pessimista apresentado pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) sugere que os níveis atmosféricos de CO2 poderiam se aproximar de 3, 5 a 5 vezes os valores pré-industriais até 2100, níveis não vistos desde a extinção em massa no final do Permiano. Para colocar isso em perspectiva, os humanos agora emitem CO2 a uma taxa que é cerca de 68 vezes a taxa que pode ser retornada para a Terra sólida através dos oceanos. Atualmente, não há maneira conhecida de aumentar a transferência de carbono por solos e rios em mais do que alguns por cento, de modo que serão necessários centenas de milhares de anos para remover o excesso de CO2 do sistema oceano-atmosfera. Além disso, devido às mudanças no uso da terra e ao crescimento populacional, estamos lentamente causando um curto-circuito nos solos, rios e ecossistemas que trabalham coletivamente para transferir CO2 da atmosfera para os oceanos e, eventualmente, para o calcário.
É fácil olhar para os vastos oceanos azuis, exuberantes florestas verdes, desertos delicados e picos nevados através das lentes da história da Terra e concluir que a Terra cuidará de si mesma. A realidade é que a Terra nunca viu um agente geológico tão rápido e implacável quanto os humanos. Embora a Terra pareça muito diferente agora do que no passado, as lições da história da Terra ainda se aplicam: estamos aumentando o calor muito mais rápido do que a Terra pode abrir as janelas.
