Palmeiras na Antártica?

Imagine que você está sentado na praia, o ar está quente e no mar os golfinhos saltam nas ondas. As palmeiras balançam suavemente com a brisa acima de você e, ao olhar para o interior, você vê florestas chegando até a serra. Você olha o relógio, é meia-noite e o sol ainda está alto no céu. Onde você está?

Pode parecer uma praia tropical, mas há muito, muito tempo, há cerca de 50 milhões de anos, palmeiras semelhantes às que crescem na Indonésia moderna ladeavam a costa da Antártica, o nosso continente mais meridional e local do Polo Sul. No interior, as florestas estavam repletas de faias, como a moderna Nova Zelândia ou a Patagônia. As plantas na Antártica sobreviveram 6 meses por ano na escuridão durante o longo inverno polar e 6 meses de luz solar durante o verão. A Antártica hoje parece muito diferente, coberta por enormes quantidades de gelo com algumas rochas, mas sem vegetação. Então, como é que uma terra verdejante se transformou num continente congelado? E como os cientistas fazem para descobrir como era a Antártica no passado?

Quando os exploradores começaram a investigar as rochas da Antártica, encontraram pistas de um passado mais quente. No início de 1900, enquanto tentava ser a primeira a chegar ao Polo Sul, uma expedição liderada por Robert Falcon Scott coletou amostras de rochas de folhas fósseis de 250 milhões de anos. Os fósseis são vestígios antigos de vida que podem ser preservados nas rochas (Figura 1). Infelizmente, devido ao mau tempo, eles morreram tentando retornar aos seus barcos na costa.

As rochas importantes com os antigos fósseis de folhas foram encontradas ao lado de seus corpos. Ao longo da década de 1900, geólogos (cientistas que estudam a Terra) descobriram cada vez mais fósseis de plantas e animais em rochas e afloramentos, espalhados pelas pequenas manchas da Antártida que não estão cobertas de gelo. Estas descobertas mostraram que a vida vegetal já prosperou no continente, mas a nossa compreensão de como e quando o clima mudou não começou a ser reunida até a análise do fundo do mar perto da Antártida, na década de 1970.

Como sabemos como era a Antártica no passado?

Podemos obter informações sobre o clima passado usando equipamentos de perfuração para perfurar núcleos de sedimentos. Os núcleos podem ter centenas de metros de comprimento e registrar sedimentos cada vez mais antigos e se aprofundarem, para podermos estudar em laboratórios.

Os núcleos de sedimentos são um pouco como cápsulas do tempo (Figura 1). Sedimentos como solo, lama, areia e rochas são erodidos da terra e transportados por processos naturais como vento, rios e geleiras. Esses sedimentos são depositados em locais como o fundo do mar ou leitos de lagos, onde se acumulam, camada por camada. Podemos perfurar essas camadas e extrair um longo cilindro de material chamado núcleo, no qual os sedimentos envelhecem à medida que nos aprofundamos. Este núcleo pode nos fornecer uma enorme quantidade de informações sobre como era o meio ambiente no passado.

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Os paleoclimatologistas, cientistas que estudam o clima passado da Terra, usam três tipos de informações para entender como era a Antártica há muito tempo (Figura 1).

Os núcleos de gelo, que contêm camadas anuais de neve depositadas na Antártida, podem fornecer registros climáticos muito detalhados, mas cobrem apenas o passado mais recente – aproximadamente o último milhão de anos. Os afloramentos rochosos expostos em terra podem dar-nos instantâneos do passado, enquanto os núcleos de sedimentos proporcionam um registo mais contínuo, remontando a muitas dezenas de milhões de anos.

O tipo de sedimento encontrado em um núcleo de sedimentos mostra o que aconteceu no local do núcleo no passado. Por exemplo, os mantos de gelo (uma enorme quantidade de gelo cobrindo mais de 50.000 km²), carregam uma mistura confusa de rochas, areia e lama em sua base, e deixam esse material para trás em camadas semelhantes a entulho, conhecidas como diamictitos, que são sedimentos semelhantes a entulho de rochas, areia e lama depositados sob uma camada de gelo.

Os fósseis nestes sedimentos – como pólen de plantas, restos de plâncton oceânico ou compostos químicos que outrora formaram a camada cerosa das folhas – podem ser usados ​​para construir uma imagem mais detalhada do ambiente, informando-nos quais as plantas e animais que estavam presentes, como eram as temperaturas, ou o quanto o clima da época era úmido ou seco.

Quando a Antártica ficou coberta de gelo?

Quando os cientistas começaram a recolher núcleos de sedimentos em torno da Antártida, notaram uma grande mudança há cerca de 34 milhões de anos (Figura 2). Antes disso, os sedimentos e fósseis sugeriam uma paisagem quente e praticamente sem gelo, com uma grande variedade de plantas. Mas há 34 milhões de anos começaram a aparecer evidências de gelo. A identificação de certo tipo de rochas no fundo do mar indicavam a presença, no passado, de icebergs flutuando na água acima. As mudanças nos fósseis mostraram um clima mais frio e a vida vegetal tornou-se mais parecida com a tundra, semelhante às paisagens árticas do norte do Canadá ou da Rússia de hoje (Figura 3). Em alguns núcleos próximos ao continente começaram a aparecer diamictitos.

Tudo isso foi evidência do primeiro aparecimento de grandes mantos de gelo em todo o continente cobrindo a Antártida, numa época conhecida como fronteira Eoceno-Oligoceno (Figura 2) [3].

O clima da Antártica continuou a esfriar lentamente ao longo dos últimos 34 milhões de anos, tornando-se eventualmente o lugar gelado e livre de plantas que conhecemos hoje [4]. Esse resfriamento foi causado pela diminuição dos níveis de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. O carbono da Terra é dividido entre partes distintas do meio ambiente – a atmosfera, os oceanos, a biosfera (vegetação) e os sedimentos. Há cinquenta milhões de anos, mais carbono foi armazenado na atmosfera, causando as temperaturas quentes, semelhantes às de um efeito estufa, que levaram ao crescimento das florestas na Antártica. Desde então, vários processos ambientais importantes desempenharam um papel na transferência de carbono da atmosfera para os sedimentos no fundo do oceano, arrefecendo o clima global.

A superfície da Terra está dividida em pedaços enormes, chamados placas tectônicas – lajes maciças da crosta externa da Terra que se movem lentamente e se encaixam como um quebra-cabeça gigante cobrindo o planeta.

Ao longo do tempo as placas tectônicas se movem, construindo montanhas em locais como o Himalaia e mudando as formas dos continentes. O movimento das placas tectônicas ao redor da Antártida afastou a Austrália e a América do Sul, o que isolou a Antártida e levou ao desenvolvimento do Oceano Antártico e da Corrente Circumpolar Antártica, que é uma corrente oceânica de fluxo rápido que circunda a Antártida. Esta área muito grande e de ventos oceânicos em torno da Antártida retira uma enorme quantidade de carbono da atmosfera, em parte porque o CO2 se dissolve na água do mar, e em parte devido a pequenas criaturas oceânicas que usam carbono para crescer e construir conchas.

Quando esses organismos morrem, suas conchas afundam nos sedimentos do fundo do oceano, retendo o carbono. Outros processos naturais podem remover o CO2 da atmosfera e também bloqueá-lo. Por exemplo, rochas que contêm certos minerais podem reagir com o CO2 à medida que são erodidas, removendo o CO2 da atmosfera e transportando-o através dos rios para o oceano e para os sedimentos oceânicos profundos.

Lendo as páginas da história antiga da Antártica

O clima da Antártica, em geral, arrefeceu ao longo dos últimos 50 milhões de anos, mas, em escalas de tempo mais curtas, tem havido muitas variações. Ciclos curtos de resfriamento e aquecimento, conhecidos como períodos glaciais com climas frios, como a última Idade do Gelo e períodos interglaciais com climas quentes, entre glaciais, aconteceram de forma consistente ao longo de milhões de anos. Talvez você conheça nossa glaciação mais recente, há 18.000 anos, como a última Idade do Gelo. Esses ciclos são causados ​​por mudanças na órbita da Terra, que alteram a quantidade de sol e calor que atinge as regiões polares. Isto acontece de forma periódica, com glaciais ocorrendo a cada 100.000 ou 40.000 anos, dependendo da órbita exata da Terra.

Esses ciclos também aconteceram há muitos milhões de anos, como mostram as repetidas mudanças nas camadas de sedimentos nos testemunhos de perfuração. Núcleos no Mar de Ross, na costa da Antártica, geralmente mostram uma camada de diamictito seguida por areias e lamitos com pedras ocasionais. Isto representa uma mudança no ambiente de uma camada de gelo (o diamictito) para uma plataforma de gelo flutuante. Quando a plataforma de gelo derrete e apenas o oceano fica acima do núcleo, os sedimentos ficam cheios de fósseis de pequenas plantas e animais que viviam no oceano.

Esta coleção de camadas de sedimentos, conforme mostrado no núcleo de sedimentos da Figura 1, é geralmente repetida continuamente nestes núcleos, à medida que a camada de gelo crescia e diminuía ao longo dos ciclos glaciais e interglaciais. Os cientistas leem estas camadas de sedimentos como páginas de um livro, contando a história de como a camada de gelo da Antártica mudou no passado.

Antártica no Futuro

Os paleoclimatologistas constroem uma imagem do ambiente do passado para nos ajudar a compreender que tipo de mudanças podem acontecer ao nosso planeta com as alterações climáticas atuais e futuras. Na Antártida, os paleoclimatologistas muitas vezes se concentram em épocas em que o CO2 e as temperaturas eram mais altas do que são hoje, pois isso nos dá orientações sobre como a Antártida poderá parecer se atingirmos temperaturas ou valores de CO2 semelhantes no futuro. À medida que os níveis de CO2 aumentarem, o mundo do nosso futuro irá se tornar cada vez mais parecido com mundos mais remotos no passado. Embora seja improvável que nos encontremos debaixo de uma palmeira numa praia perto do Pólo Sul num futuro próximo, o recuo do gelo e um clima mais quente podem eventualmente causar o regresso de uma Antártida verde.

Glossário

Afloramento: Área rochosa exposta no terreno.

Núcleos de sedimentos: Tubos longos e finos de sedimentos coletados por perfuração no solo ou no fundo do mar. Os núcleos podem ter centenas de metros de comprimento e registrar sedimentos cada vez mais antigos e se moverem mais profundamente.

Paleoclimatologistas: Cientistas que estudam o clima passado da Terra.

Manto de gelo: Uma enorme quantidade de gelo cobrindo mais de 50.000 km2.

Diamictitos: Sedimentos semelhantes a entulho de rochas, areia e lama depositados sob uma camada de gelo.

Dropstones: Rochas transportadas por icebergs de gelo, que caem do iceberg e vão no fundo do mar quando ele derrete.

Placas Tectônicas: Lajes maciças da crosta externa da Terra que se movem lentamente e se encaixam como um quebra-cabeça gigante cobrindo o planeta.

Glaciais: Períodos de tempo com climas frios, como a última Idade do Gelo.

Interglaciais: Períodos de tempo com climas quentes, entre glaciais.

Referências

[1] Pross, J., Contreras, L., Bijl, P. K., Greenwood, D. R., Bohaty, S. M., Schouten, S., et al. 2012. Persistent near-tropical warmth on the Antarctic continent during the early Eocene epoch. Nature 488:73–7. doi: 10.1038/nature11300

[2] Hansen, J., Sato, M., Russell, G., e Kharecha, P. 2013. Climate sensitivity, sea level and atmospheric carbon dioxide. Philos. Trans. Royal Soc. A 371:20120294. doi: 10.1098/rsta.2012.0294

[3] Galeotti, S., Bijl, P., Brinkuis, H., DeConto, R. M., Escutia, C., Florindo, F., et al. 2022. “The Eocene-Oligocene boundary climate transition: an Antarctic perspective,” em Antarctic Climate Evolution, eds F. Florindo, M. Siegert, L. De Santis, e T. Naish (Amsterdam: Elsevier), 297–361. doi: 10.1016/B978-0-12-819109-5.00009-8

[4] McKay, R. M., Escutia, C., De Santis, L., Donda, F., Duncan, B., Gohl, K., et al. 2022. “Cenozoic history of Antarctic glaciation and climate from onshore and offshore studies,” em Antarctic Climate Evolution, eds F. Florindo, M. Siegert, L. De Santis, and T. Naish (Amsterdam: Elsevier), 41–164. doi: 10.1016/B978-0-12-819109-5.00008-6

Citação

Duncan B, Giovanardi S and Golledge NR (2023) Ancient Antarctica — A Journey From Forests to Ice. Front. Young Minds. 11:1031609. doi: 10.3389/frym.2023.1031609