Terra possui um termostato natural baseado no fosfato

Parece bastante óbvia a ideia de que a Terra tem seu próprio sistema natural de controle climático, que vem ajudando a manter o planeta habitável há mais de 100 milhões de anos, mas os cientistas ainda não conseguem explicar os mecanismos que regem essa homeostase planetária.

Rosalind Rickaby e colegas da Universidade de Siracusa, nos EUA, acreditam ter encontrado agora o elemento central desse controle climático: O fosfato.

A equipe destaca uma conexão até então negligenciada entre o nível do mar e a disponibilidade de fosfato no oceano.

Mudanças na temperatura global afetam o tamanho das calotas polares, o que altera o nível do mar. Essas mudanças, por sua vez, influenciam a quantidade de fosfato que chega ao oceano aberto, a quantidade de carbono que ficou retida nos sedimentos marinhos e a quantidade de dióxido de carbono que permanece na atmosfera.

Em conjunto, esses processos atuam para determinar se a Terra se torna mais quente ou mais fria ao longo de extensos períodos de tempo, no chamado tempo geológico.

“Sabemos que o dióxido de carbono atmosférico diminuiu substancialmente à medida que a Terra esfriou nos últimos 60 milhões de anos, mas tínhamos muito pouco conhecimento sobre o destino desse carbono,” disse Rickaby. “Nossos resultados sugerem que o aumento do soterramento de carbono orgânico em sedimentos marinhos desempenhou um papel muito mais importante do que se imaginava anteriormente.”

Esquema do processo de retroalimentação.
[Imagem: Rosalind Rickaby et al. – 10.1073/pnas.2526409123]

Fosfato como regulador climático

O elemento central do regulador climático é o fósforo (P), especialmente o fosfato, um composto químico formado por um átomo de fósforo e quatro de oxigênio (PO₄) que é essencial para a vida, sendo o principal componente na formação de ossos, dentes, DNA e ATP, além de um nutriente essencial para o crescimento dos organismos marinhos.

Quando o nível do mar estava alto, as plataformas continentais rasas cobriam uma área maior. Essas plataformas aprisionavam fosfato nos sedimentos costeiros, deixando menos desse nutriente disponível no oceano aberto. Com menos fosfato na  água, a produtividade marinha diminuiu. Menos organismos cresceram, menos carbono orgânico afundou até o fundo do mar e menos carbono foi incorporado aos sedimentos. As águas oceânicas também se tornaram mais ricas em oxigênio, enquanto o dióxido de carbono se acumulou na atmosfera.

O resultado foi um planeta mais quente.

Quando o nível do mar baixou, o processo seguiu na direção oposta. Com a redução das plataformas continentais, mais fosfato entrou na água. Esse nutriente extra sustentou um aumento na vida marinha. Quando os organismos morriam, seus restos afundavam e se decompunham, consumindo oxigênio na água ao redor. Ao longo do tempo, zonas com baixo teor de oxigênio se formaram no oceano. Quando essas zonas atingiram sedimentos ricos em carbono nas plataformas continentais, ativaram um processo de retroalimentação.

O baixo teor de oxigênio fez com que os sedimentos liberassem ainda mais fosfato. Esse fosfato adicional estimulou ainda mais o crescimento marinho, o que levou a um maior soterramento de carbono orgânico no fundo do mar. À medida que mais carbono era removido do oceano e da atmosfera, o CO₂ atmosférico diminuía.

O resultado foi que, com um efeito estufa de menor intensidade, o planeta ficou mais frio.

Os cocolitóforos, organismos microscópicos que habitam os oceanos e desempenham um papel crucial na produção e no soterramento de carbono orgânico, também são indicados como fonte de um cimento de origem biológica para substituir o cimento tradicional.
[Imagem: Alison R. Taylor]

Eoceno

Os pesquisadores descobriram que esse efeito de retroalimentação gerido pelo fosfato atingiu sua maior intensidade quando o nível do mar estava entre 10 e 40 metros acima do seu nível atual, dando origem a uma estabilidade climática que se equilibra sozinha.

Nesse “ponto ideal” ao nível do mar, águas com baixo teor de oxigênio se sobrepunham a sedimentos da plataforma continental ricos em matéria orgânica. Essa combinação permitiu que quantidades excepcionalmente grandes de carbono ficassem enterradas por milhões de anos.

O período Eoceno, que durou aproximadamente de 56 a 34 milhões de anos atrás, fornece um exemplo claro do que aconteceu quando o mecanismo de retroalimentação do sequestro de carbono estava praticamente inativo. Durante esse período, o nível do mar estava extremamente alto e amplas plataformas continentais foram inundadas. O fosfato ficou retido em sedimentos rasos, deixando o oceano aberto relativamente pobre em nutrientes.

A produtividade marinha permaneceu baixa, o oceano tornou-se altamente oxigenado e menos carbono orgânico foi sepultado. Com o mecanismo de retroalimentação efetivamente desligado, o dióxido de carbono acumulou-se na atmosfera e a Terra permaneceu aquecida.

Os pesquisadores propõem que as zonas onde ocorre o sequestro de carbono tenham se estreitado gradualmente ao longo do tempo geológico, à medida que as águas com baixo teor de oxigênio se tornaram mais profundas. Essa mudança de longo prazo pode ter ajudado a estabilizar tanto o oxigênio atmosférico quanto o dióxido de carbono. As oscilações entre o sequestro de carbono e o acúmulo de carbono na atmosfera tornaram-se menos extremas, tornando o sistema climático da Terra mais resistente a perturbações.