Berndt et al., Ciências Naturais da Terra 2023
Cinquenta e seis milhões de anos atrás, Trilhões de toneladas O carbono chegou à atmosfera, acidificação oceanos e fazendo com que o já quente clima global aqueça ainda mais 5°C (9°F) – Um episódio conhecido como Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno ou PETM.
Tal como está hoje, o aquecimento do clima afetou o ambiente em terra e no mar Chuva pesada E Estresse por calor O plâncton está na base da cadeia alimentar. Os animais selvagens tinham uma elevada percentagem de extinção E substituindo por Tipos menoresHouve uma extinção em massa das pequenas criaturas que fazem conchas e vivem no fundo do mar. Apoie um clima mais quente Crocodilos E Florestas pantanosas de ciprestescomo os encontrados hoje no sudeste dos Estados Unidos, nas latitudes árticas cobertas de gelo e na tundra hoje.
De onde veio todo esse carbono?
A sua origem tem sido debatida há anos, com alguns cientistas culpando a desestabilização do gelo de metano no fundo do mar, e outros apontando para a actividade vulcânica generalizada no Atlântico Norte na altura. Modelar a transição do isótopo de carbono indica de que carbono ela se origina Fontes orgânicas e vulcânicasMas as proporções relativas não foram estabelecidas.
a Novo estudo Escrevendo na revista Nature Geoscience, o professor Christian Berndt, do Centro GEOMAR Helmholtz para Pesquisa Oceânica, na Alemanha, atribui a culpa ao magma subterrâneo que expulsa metano e dióxido de carbono.2 Dos sedimentos marinhos para a atmosfera através de explosões de gás chamadas ventilação hidrotérmica. Berndt trabalhou com um grupo internacional de 35 coautores no artigo.
Esperando 17 anos por uma consulta
A ideia de que a ventilação hidrotérmica desempenhou um papel importante no PETM remonta a 2013 2004. Imagens sísmicas recolhidas para exploração de petróleo e gás mostraram que os sedimentos marinhos ao largo da Noruega estavam preenchidos com milhares de crateras da idade PETM, e outros estudos encontraram crateras semelhantes. Perto da Groenlândia. Mas as imagens sísmicas não conseguiram identificar o momento em que as crateras se formaram com precisão suficiente para determinar se desempenharam um papel no desencadeamento do PETM: “Isto foi basicamente uma conjectura”, disse Berndt.
Para descobrir se as aberturas realmente causaram o PETM, eles tiveram que obter amostras delas para datá-las, o que exigiu perfurações profundas no fundo do mar, 1,7 km abaixo do Oceano Atlântico.
Assim, em 2004, Berndt e vários co-autores propuseram formalmente um projecto para perfurar e recolher amostras de uma fonte hidrotermal, mas tiveram de esperar 17 anos antes de finalmente começarem a perfurar em 2021 como parte do projecto. Programa Internacional de Descoberta dos Oceanos (IODP). “Você tem que ser paciente”, disse Berndt.
Berndt e seus colegas estavam a bordo do navio-sonda científico JOIDESsolution enquanto este perfurava cinco poços em Modgunn Vent, a cerca de 320 quilômetros da costa norueguesa. A cratera no topo da abertura tem cerca de 1,3 km (4.300 pés) de largura e cerca de 80 metros (260 pés) de profundidade. Abaixo da cratera, imagens sísmicas mostram uma zona de alimentação semelhante a uma chaminé, com 400 metros (1.300 pés) de profundidade, conectando a cratera a uma camada de magma agora congelado chamada “peitoril”.
Tempo certo?
“Isso foi algo interessante no início do período PETM”, disse Berndt a Ars.
As amostras recuperadas dos poços fornecem “evidências conclusivas de ventilação hidrotérmica imediatamente antes do início do período PETM”, apoiando o “papel importante” das aberturas no aquecimento do período PETM, afirmam Berndt e colegas no seu artigo. Eles baseiam isto em duas linhas de evidência encontradas no buraco: a mudança globalmente reconhecida nos isótopos de carbono que caracteriza o PETM, e a presença de um tipo de plâncton que só estava presente durante o PETM.
“O que é crucial e mais preciso é a excursão do isótopo de carbono”, disse Berndt.
Mas estas duas linhas de evidência só aparecem nos sedimentos que encheram a cratera depois Formado no início; Eles foram encontrados 10-15 metros acima do fundo da cratera. Esta distância deixa margem de manobra para associar o buraco ao início do período PETM. “Isso significa que o buraco se formou pouco antes do PETM e, durante o PETM, foi preenchido”, disse Berndt.
O professor Abe Slogs, da Universidade de Utrecht, que não esteve envolvido no estudo de Berndt, concorda que “a cratera é mais antiga que o período PETM”. Mas Slugs ressalta que as espécies de plâncton encontradas nesses sedimentos estavam presentes em todo o PETM. “A espécie, portanto, não consegue distinguir entre o início ou o corpo de um evento”, disse Slogs. Por outras palavras, a presença desta espécie não pode reduzir o tempo em que a cratera se formou para menos do que uma janela bastante grande.
Então, quanto tempo antes que um buraco se forme no período PETM?
Se isto tivesse acontecido há milhares de anos, o gás da sua erupção teria atingido a atmosfera muito antes para desencadear um PETM. Mas se o vulcão, e outros vulcões, tivessem entrado em erupção há alguns séculos ou alguns milhares de anos atrás, poderia ter aumentado as temperaturas.
Berndt argumenta que os 10-15 m de sedimentos que encheram a cratera antes da mudança isotópica e do aparecimento do plâncton PETM representam apenas um curto período de tempo. “Pode levar 200 anos, talvez até 3.000 anos, ou algo assim”, acrescentou.
Ele aponta um exemplo Perfuração explosiva Aconteceu no Mar do Norte em 1964 [a] Ele disse que um buraco de 50 metros de profundidade no Mar do Norte está quase preenchido. Além disso, alguns dos depósitos de Modgunn Vent contêm camadas anuais Florescimento sazonal de plâncton Parece que estava enchendo rapidamente.
Profundidade correta
O professor Tom Gernon, da Universidade de Southampton, que não esteve envolvido no estudo de Berndt, disse: “O principal avanço deste estudo é que a equipe mostrou de forma convincente que as aberturas se formaram em uma coluna de água bastante rasa por volta da época do PETM .” Ars.
A evidência de uma erupção superficial vem do fato de que o preenchimento da cratera contém uma grande quantidade de material derivado da Terra e fósseis de plâncton que viveram em águas rasas. Mas não havia sinal de movimento das ondas, então devia ser profundo o suficiente para não ser afetado pelas ondas. Estes factos impõem limites à profundidade da água no momento da erupção da cratera; “Talvez 30 a 150 metros seja uma boa estimativa”, disse Berndt.
Além disso, imagens sísmicas mostram que logo após a cratera se encher de sedimentos, o fundo do mar tornou-se suficientemente raso para ser erodido pelas ondas, pelo que não poderia ser muito mais profundo quando a cratera entrou em erupção.
“Por que este clima foi relevante?” Berndt perguntou.
A profundidade de uma erupção faz uma grande diferença no seu efeito no clima. Isso ocorre porque o metano é um poderoso gás de efeito estufa na atmosfera, ainda mais 25 vezes mais forte De dióxido de carbono2Mas deve entrar na atmosfera para aquecê-la. A maior parte do metano que sobe hoje para águas profundas é convertida em dióxido de carbono2 antes que ele possa escapar para a atmosfera. Para Modgunn Vent, “esta profundidade de água rasa permitirá que o metano chegue diretamente à atmosfera… e essa é realmente a importância”, explicou Berndt.
Se você viajasse no tempo para assistir a uma dessas explosões em um respiradouro 100 metros abaixo do nível do mar, “provavelmente veria muita água lamacenta na superfície e provavelmente muitas bolhas de metano”, disse Berndt. Mas se a abertura tivesse apenas 30 metros de profundidade, a erupção “realmente seria lançada para o ar!” Ele disse.
Com base no número de aberturas que aparecem nos dados sísmicos em ambos os lados do Atlântico Norte, Berndt estima que milhares delas explodiram no início do PETM, pelo que o seu impacto cumulativo no clima seria enorme. Alguns deles eram enormes – ali mesmo Uma abertura de 11 quilômetros de largura Ao largo da Groenlândia, é do tamanho de Buffalo, Nova York, ou Savannah, Geórgia.
Modelagem A forma como o calor se espalha das “soleiras” subterrâneas do magma para liberar gás dos sedimentos mostra que muitas aberturas podem ter continuado a liberar metano por um longo tempo, prolongando seu efeito térmico – por “talvez 10.000 anos ou mais”, disse Berndt.
Pode levar décadas para resolver o debate
Apesar das evidências “conclusivas” apresentadas por Berndt e seus colegas, Gernon e Sluis não estão convencidos. “Em termos do potencial papel importante das fontes hidrotermais no aumento do aquecimento global, penso que o júri ainda não decidiu”, disse Gernon, que participou no estudo. Publicou recentemente um artigo Culpe a empresa2 Emitido por uma erupção repentina de atividade vulcânica como causa. “As aberturas não foram a causa do início do período PETM, mas contribuíram para a duração anormalmente longa do período PETM”, disse Slugs a Ars.
A amostragem de mais fontes no Atlântico Norte ajudaria a resolver o debate. Mas os cientistas interessados tiveram que esperar 17 anos por estes poços, e a National Science Foundation O navio já foi cancelado Que os desenterrou e não tem substituição planejada. Portanto, novas perfurações poderão levar décadas. “O IODP tem sido o programa de geociências mais importante e bem-sucedido do mundo nos últimos 50 anos, por isso seria uma loucura abandoná-lo completamente e não substituí-lo”, disse Berndt.
Enquanto isso, outros cientistas estão atualmente examinando rochas recuperadas por furos em busca de materiais adequados para datação radiométrica de alta resolução, o que pode restringir melhor o momento do furo.
Ciências Naturais da Terra, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01246-8
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