PUBLICIDADE
Topo

Para onde o mundo vai

Como a Terra perdeu grande parte da vida no passado e quais os riscos hoje

Pexels
Imagem: Pexels
Conteúdo exclusivo para assinantes
Daniel Schultz, Monica Matsumoto, Shridhar Jayanthi, Guilherme Pimentel , Luiz Gustavo Martins e Cristina Schultz

sobre os colunistas

Daniel Schultz é cientista, professor de microbiologia e membro do núcleo de ciências computacionais em Dartmouth (EUA). Estuda a dinâmica dos processos celulares, com foco na evolução de bactérias resistentes a antibióticos. É formado em engenharia pelo ITA, doutor em química pela Universidade da Califórnia San Diego e pós-doutorado em biologia sistêmica em Harvard. Possui trabalhos de alto impacto publicados em várias áreas, da física teórica à biologia experimental, e busca integrar essas várias áreas do conhecimento para desvendar os detalhes de como funciona a vida ao nível microscópico.

Monica Matsumoto

Monica Matsumoto é cientista e professora de Engenharia Biomédica no ITA. Curiosa, tem interesse em áreas multidisciplinares e procura conectar pesquisadores em diferentes campos do conhecimento. É formada em engenharia pelo ITA, doutora em ciências pela USP e trabalhou em diferentes instituições como InCor/HCFMUSP, UPenn e EyeNetra.

Shridhar Jayanthi

Shridhar Jayanthi é agente de patentes com registro no escritório de patentes norte-americano (USPTO). Tem doutorado em engenharia elétrica pela Universidade de Michigan (EUA) e diploma de engenheiro de computação pelo ITA. Atualmente, trabalha com empresas de alta tecnologia para facilitar obtenção de patentes e, nas (poucas) horas vagas, é estudante de problemas na intersecção entre direito, tecnologia e sociedade. Antes disso, teve uma vida acadêmica com passagens pela Rice, MIT, Michigan, Pennsylvania e no InCor/USP, e trabalhou com pesquisa em áreas diversas da matemática, computação e biologia sintética.

Guilherme Pimentel

Guilherme Pimentel é pesquisador no instituto de física da Universidade de Amsterdã na Holanda, onde trabalha com novas teorias para explicar a expansão acelerada do Universo. Possui graduação em engenharia eletrônica, mestrado em física pelo ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) e doutorado em física na Universidade de Princeton. Sua pesquisa é focada em cosmologia e física de partículas.

Luiz Gustavo Martins

Luiz Gustavo Martins é engenheiro químico, mestrado em física pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Atualmente é doutorando no MIT (Massachusetts Institute of Technology), na área de física do estado sólido experimental, onde trabalha espectroscopia óptica em materiais bidimensionais (com poucos átomos de espessura) e física de altas pressões.

Cristina Schultz

Cristina Schultz é oceanógrafa formada pela USP (Universidade de São Paulo), com mestrado em meteorologia pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e doutorado em oceanografia química pelo WHOI (Woods Hole Oceanographic Institution) e o MIT (Massachusetts Institute of Technology). Atualmente é cientista visitante na Universidade de Princeton, no NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) e no Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (Laboratório de Dinâmica de Fluidos Geofísicos). Sua pesquisa combina o uso de dados coletados em cruzeiros oceanográficos, dados de satélite e modelos climáticos para entender as consequências das mudanças climáticas na química do oceano e no ecossistema marinho.

Cristina Schultz

21/12/2020 04h00

Tentar entender o passado geológico da Terra requer juntar pistas e ver como elas se encaixam, semelhante ao processo de montar um quebra-cabeças. Uma complicação extra do processo é que as pistas estão espalhadas pelo planeta inteiro, e por vezes é difícil até saber por onde começar a procurar.

Juntar as evidências necessárias para explicar como o clima e a vida variaram na Terra é difícil por conta da tectônica de placas, que faz com que os continentes se movimentem lentamente e acaba redistribuindo rochas e fósseis para lugares diferentes de onde eles estavam quando foram formados.

A boa notícia é que as leis da física e da química não mudam, então quando uma peça do quebra-cabeças é encontrada é possível saber quando e sob quais condições ela foi formada.

Alguns dos maiores mistérios estão ligados aos mecanismos que levaram a extinções em massa. Entender os mecanismos que levaram à extinção é importante por uma série de motivos, incluindo fornecer dicas sobre como a vida no planeta reagiu a alguma perturbação (como erupções vulcânicas e variações na composição da atmosfera), e sobre como essas perturbações influenciaram a evolução da vida.

Um dos eventos mais trágicos foi a extinção do Permiano-Triássico, que ocorreu há 250 milhões de anos, durou cerca de 60 mil anos e levou à extinção de 96% das espécies marinhas e 70% dos vertebrados terrestres.

Durante esse período também se observou um aumento da temperatura média da Terra de cerca de 8ºC e um aumento da quantidade de CO₂ na atmosfera para 2000 ppm (hoje em dia a concentração é próxima de 410 ppm).

Há diversas teorias para explicar o que causou a extinção do Permiano-Triássico, incluindo vulcanismos e impacto de meteoros. Dois estudos recentes apontam que o processo responsável por esse período de extinção foi uma série de eventos vulcânicos massivos que ocorreram na Sibéria.

Um desses estudos mediu a concentração de um composto chamado coroneno em diferentes lugares do planeta. Coroneno é um composto formado durante a combustão de matéria orgânica, e quanto mais quente a queima, maior a quantidade formada desse composto.

A quantidade encontrada em amostras do Permiano-Triássico é três vezes maior do que a que seria esperada caso a combustão tivesse ocorrido em temperaturas típicas de incêndios florestais (entre 700 e 1000ºC), indicando que a temperatura da queima foi de pelo menos 1200ºC.

Temperaturas dessa magnitude são compatíveis com erupções vulcânicas, e a idade das amostras coincide com as erupções ocorridas na Sibéria.

Algumas características do solo dessa região também ajudam a entender o que aconteceu. O solo próximo às erupções era composto de basalto, que forma uma lava mais fluida que conseguiu penetrar no solo e atingir reservatórios de matéria orgânica profundos que estavam no processo de formar carvão. Ou seja, a queima de carvão, nesse caso por vulcanismo, liberou diversos compostos na atmosfera, incluindo CO, e levou ao aumento de temperatura do planeta.

Um outro estudo analisou amostras de Boro, que é um indicador de acidez na água do mar, e concluiu que durante o Permiano-Triássico o oceano se tornou mais ácido e mais quente.

Isso ocorreu pois quanto maior a quantidade de CO na atmosfera, mais desse gás vai ser dissolvido no oceano, e a reação de gás carbônico com água forma um ácido fraco (ácido carbônico). Esse processo explica porque os organismos marinhos mais afetados foram aqueles que não possuíam mecanismos eficientes de trocas de gás e continham carapaça de carbonato de cálcio, que se dissolve em ambientes mais ácidos.

A maior quantidade de CO na atmosfera também contribuiu para reduzir a quantidade de oxigênio no oceano, já que gases "competem" por espaço na água. Com menos oxigênio, foram favorecidas bactérias que utilizam enxofre para produzir energia.

Respiração de compostos de enxofre é um processo que não requer oxigênio e que produz sulfato de hidrogênio, um composto tóxico que contribuiu para tornar o ambiente ainda mais hostil para diversas espécies.

Resumindo a história, no passado grandes erupções vulcânicas culminaram com a queima de grandes quantidades de carvão e levaram a um aumento de CO na atmosfera, que por consequência aumentou a temperatura do planeta, acidificou os oceanos e extinguiu grande parte da vida durante esse período.

A queima de combustíveis fósseis promovida hoje em dia leva a efeitos similares, embora menos drásticos já que a concentração atmosférica de CO atual é cerca de cinco vezes menor do que a observada durante o Permiano-Triássico. Vide o branqueamento de corais em diversas partes do mundo, por exemplo, que são uma consequência direta da acidificação do oceano.

No entanto, durante os últimos 150 anos houve um aumento de mais de 40 % na concentração atmosférica de CO, de 280 ppm para 410 ppm, enquanto os 2000 ppm observados no período de extinção em massa demoraram 60 mil anos para serem atingidos.

A parte preocupante da história, portanto, é que a taxa de emissão de CO atual é 14 vezes maior do que a observada durante o Permiano-Triássico.