A Terra arrefeceu durante 60 milhões de anos e ninguém sabia para onde ia o CO₂

Durante 60 milhões de anos, a atmosfera da Terra perdeu dióxido de carbono e o planeta arrefeceu. Os cientistas já sabiam disto. O que não conseguiam explicar era para onde tinha ido todo aquele CO₂. “Tínhamos uma compreensão notavelmente limitada sobre onde esse carbono acabou”, disse Ros Rickaby da Universidade de Oxford, autora principal do novo estudo. A resposta, descobriu a equipa, estava enterrada no fundo do mar — colocada ali por uma cadeia de processos químicos oceânicos que dependiam do nível do mar e do reciclagem de fósforo, funcionando como um termóstato planetário lento ao longo da Era Cenozoica.

O estudo, publicado nas Atas da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos (PNAS), reconstruiu 60 milhões de anos de evidência geológica: níveis antigos do mar, concentrações de oxigénio nos oceanos, disponibilidade de fosfatos e taxas de enterramento de carbono orgânico em sedimentos de plataformas continentais. O que surgiu foi um ciclo de feedback desconhecido até então, ligando quatro sistemas que tinham sido estudados separadamente mas nunca integrados num único mecanismo.

Como funciona esta cadeia

O termóstato começa com o nível do mar. Quando os mares estavam cerca de 10 a 40 metros acima do seu nível atual — um intervalo que a equipa identifica como “ponto ideal” do sistema —, algo de específico acontece nas plataformas continentais. As concentrações de oxigénio nestas águas pouco profundas caem abaixo de um limiar crítico à medida que a matéria orgânica se decompõe, criando zonas de água pobre em oxigénio exatamente onde os sedimentos ricos em carbono estão mais expostos.

Estas condições de baixo oxigénio têm um efeito específico no fósforo. O fosfato liga-se normalmente a partículas de sedimento na presença de oxigénio; sem oxigénio, o fosfato é libertado de volta para a coluna de água. Este fósforo reciclado alimenta uma proliferação de algas marinhas e outros plânctons, cujo crescimento retira carbono das águas superficiais. Quando estes organismos morrem e afundam, levam consigo esse carbono. No fundo do mar, sob as condições de baixo oxigénio que inicialmente libertaram o fósforo, o carbono orgânico fica enterrado em vez de se decompor — e permanece enterrado durante milhões de anos.

O resultado é um ciclo auto-reforçador: o nível do mar cria as condições iniciais, o baixo oxigénio libera fósforo, o fósforo impulsiona a produtividade marina, esta produtividade enterra carbono, e o carbono enterrado reduz o CO₂ atmosférico. Este impulso dura enquanto se mantiverem as condições adequadas de nível do mar — podendo durar milhões de anos antes que o sistema se reequilibre.

“O nosso coautor Christian Bjerrum estudou a ligação entre o nível do mar, oxigénio oceânico e fosfato com um modelo computacional há duas décadas”, disse Zunli Lu da Universidade de Syracuse. “Finalmente reunimos os registos geológicos necessários para testar esta hipótese.”

Quando o termóstato desligou

O registo da equipa mostra que este mecanismo não funcionou continuamente. Durante a época do Eoceno, entre cerca de 56 e 34 milhões de anos atrás, os níveis do mar subiram tanto que ultrapassaram o ponto ideal. Quando isso aconteceu, as zonas mínimas de oxigénio deixaram de sobrepor às plataformas continentais ricas em sedimentos orgânicos — duas condições essenciais para o funcionamento deste feedback. O enterramento de carbono enfraqueceu. O CO₂ permaneceu na atmosfera em vez de ser absorvido. O Eoceno, por padrões geológicos, foi um período quente: tão quente que florestas tropicais cresceram no que hoje é Wyoming e crocodilianos viveram acima do Círculo Ártico.

O regresso deste sistema — associado a alterações nos níveis do mar ligadas à glaciação da Antártica — coincidiu com o arrefecimento sustentado que define os últimos 34 milhões de anos da história da Terra.

“Os nossos resultados sugerem que o aumento do enterramento de carbono orgânico em sedimentos marinhos desempenhou um papel muito mais importante do que se pensava”, disse Rickaby.

O que isto não consegue fazer

Este termóstato opera em escalas de tempo de milhões de anos. Cada ciclo — desde o gatilho do nível do mar até à libertação de fósforo, enterramento de carbono e redução mensurável de CO₂ — leva centenas de milhares de anos a completar-se. O CO₂ que a humanidade adicionou à atmosfera desde a industrialização acumulou-se em cerca de 200 anos. Este mecanismo geológico não consegue responder a este ritmo.

Há também uma incompatibilidade estrutural: as zonas mínimas de oxigénio atuais situam-se mais profundas do que durante o pico da operação cenozoica. As plataformas continentais modernas são mais estreitas e as suas margens pobres em oxigénio estão menos bem posicionadas para interagir com sedimentos ricos em matéria orgânica. As condições que tornaram este termóstato eficiente durante 60 milhões de anos não se alinham atualmente.

Os investigadores são explícitos sobre esta limitação. O sistema estabilizou um clima que teve milhares de anos para ajustar; não foi concebido — e não consegue funcionar — como um sumidouro rápido de carbono.

Perguntas frequentes sobre o termóstato de CO₂ da Terra

O que é uma zona mínima de oxigénio? É uma camada de água oceânica, tipicamente a profundidades entre 100 e 1.000 metros, onde a concentração de oxigénio dissolvido cai abruptamente. A vida marinha em decomposição consome a maior parte do oxigénio disponível antes que a circulação da água possa repô-lo. Nestas zonas, as reações químicas normais alteram-se: o fósforo que normalmente permaneceria ligado aos sedimentos é libertado de volta para a coluna de água.

Como é que este processo difere da absorção direta de CO₂ pelos oceanos? A absorção oceânica direta dissolve o CO₂ na superfície e mantém-no em solução — não remove permanentemente o carbono e é reversível à medida que as temperaturas do oceano mudam. O mecanismo descrito neste estudo enterra fisicamente o carbono orgânico no sedimento do fundo marinho, bloqueando-o da atmosfera por escalas de tempo geológicas em vez de humanas.

Este processo falhou alguma vez? O exemplo do Eoceno mostra que pode enfraquecer. Quando os níveis do mar são demasiado altos — acima do ponto ideal —, o ciclo de feedback quebra porque as zonas mínimas de oxigénio deixam de atingir os depósitos de sedimento mais ricos. O CO₂ permanece elevado. O planeta aquece. O mecanismo recomeça apenas quando os níveis do mar regressam ao intervalo correto.

Este processo poderia ser artificialmente desencadeado? O estudo não aborda a geoengenharia. Este feedback depende do nível do mar, da posição das zonas mínimas de oxigénio e da distribuição dos sedimentos de plataformas continentais — variáveis que operam em escalas que nenhuma tecnologia humana atual controla.

O que vem a seguir

A investigação abre uma linha direta de estudo para um dos enigmas mais antigos da paleoclimatologia: por que razão o decréscimo do carbono na Terra ao longo do Cenozoico não foi suave. O registo geológico mostra impulsos de arrefecimento separados por períodos mais quentes — um padrão que o modelo do termóstato agora explica em termos de alterações nos níveis do mar que movem o sistema para dentro e fora da sua faixa eficaz.

Para a ciência climática atual, esta descoberta também adiciona especificidade ao que diferencia os períodos quentes passados do presente. O Eoceno foi quente porque o termóstato estava desligado. O aquecimento atual está a ocorrer apesar de o termóstato estar na sua faixa estrutural — porque a velocidade de adição de CO₂ simplesmente ultrapassou qualquer resposta geológica.

Referência: Rickaby et al., “Shelf-invading low-oxygen waters control Cenozoic organic carbon burial rates,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2526409123

Etiquetas: climate, carbon burial, Cenozoic era, ocean chemistry, phosphorus, PNAS