O QUE é UMA ERA DO GELO?

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Os cientistas sabem há algum tempo que a Terra passa por ciclos de mudanças climáticas. Devido a mudanças na órbita da Terra, fatores geológicos e / ou alterações na produção solar, a Terra ocasionalmente experimenta reduções significativas em suas temperaturas de superfície e atmosféricas. Isso resulta em períodos de glaciação a longo prazo, ou o que é mais conhecido coloquialmente como “era do gelo”.

Esses períodos são caracterizados pelo crescimento e expansão das camadas de gelo na superfície da Terra, o que ocorre a cada poucos milhões de anos. Por definição, ainda estamos na última grande era glacial - que começou durante a época do Plioceno (cerca de 2,58 milhões de anos atrás) - e atualmente estamos em um período interglacial, caracterizado pelo recuo das geleiras.

Definição:

Embora o termo "idade do gelo" seja às vezes usado liberalmente para se referir a períodos frios na história da Terra, isso tende a desmentir a complexidade dos períodos glaciais. A definição mais precisa seria que as eras glaciais são períodos em que as camadas de gelo e as geleiras se expandem pelo planeta, que correspondem a quedas significativas nas temperaturas globais e podem durar milhões de anos.

Durante uma era glacial, há diferenças significativas de temperatura entre o equador e os pólos, e também foi demonstrado que as temperaturas nos níveis do mar profundo caem. Isso permite que grandes geleiras (comparáveis aos continentes) se expandam, cobrindo grande parte da superfície do planeta. Desde a era pré-cambriana (cerca de 600 milhões de anos atrás), as eras glaciais ocorreram em intervalos amplamente espaçados, cerca de 200 milhões de anos.

História do Estudo:

O primeiro cientista a teorizar sobre os períodos glaciais passados foi o engenheiro e geógrafo suíço do século 18 Pierre Martel. Em 1742, enquanto visitava um vale alpino, ele escreveu sobre a dispersão de grandes rochas em formações irregulares, que os locais atribuíram às geleiras que uma vez se estenderam muito mais. Explicações semelhantes começaram a surgir nas décadas seguintes para padrões similares de distribuição de rochas em outras partes do mundo.

A partir de meados do século XVIII, estudiosos europeus começaram a contemplar o gelo como meio de transporte de material rochoso. Isso incluiu a presença de rochas nas áreas costeiras dos estados bálticos e na península escandinava. No entanto, foi o geólogo dinamarquês-norueguês Jens Esmark (1762-1839) quem primeiro argumentou a existência de uma sequência de eras glaciais mundiais.

Essa teoria foi detalhada em um artigo que ele publicou em 1824, no qual ele propôs que as mudanças no clima da Terra (que eram devidas a mudanças em sua órbita) eram responsáveis. Isso foi seguido em 1832 pelo geólogo e professor de florestas alemão Albrecht Reinhard Bernhardi especulando sobre como as calotas polares podem ter atingido uma vez até as zonas temperadas do mundo.

Ao mesmo tempo, o botânico alemão Karl Friedrich Schimper e o biólogo suíço-americano Louis Agassiz começaram a desenvolver independentemente sua própria teoria sobre a glaciação global, o que levou a Schimper a cunhar o termo "era do gelo" em 1837. No final do século 19, a teoria da era do gelo gradualmente começou a ganhar ampla aceitação sobre a noção de que a Terra esfriava gradualmente de seu estado original e fundido.

No século 20, o polímata sérvio Milutin Milankovic desenvolveu seu conceito de ciclos de Milankovic, que vinculava mudanças climáticas de longo prazo a mudanças periódicas na órbita da Terra ao redor do Sol. Isso ofereceu uma explicação demonstrável para as eras glaciais e permitiu que os cientistas fizessem previsões sobre quando mudanças significativas no clima da Terra poderiam ocorrer novamente.

Evidências para as idades do gelo:

Existem três formas de evidência para a teoria da era do gelo, que variam do geológico e do químico ao paleontológico (ou seja, o registro fóssil). Cada um tem seus benefícios e desvantagens particulares e ajudou os cientistas a desenvolver uma compreensão geral do efeito que as eras glaciais tiveram no registro geológico nos últimos bilhões de anos.

Geológico: As evidências geológicas incluem escoriações e arranhões, vales esculpidos, a formação de tipos peculiares de cordilheiras e a deposição de material não consolidado (morena) e grandes rochas em formações irregulares. Embora esse tipo de evidência tenha sido o que levou à teoria da era do gelo, ela permanece temperamental.

Por um lado, períodos sucessivos de glaciação têm efeitos diferentes em uma região, o que tende a distorcer ou apagar evidências geológicas ao longo do tempo. Além disso, a evidência geológica é difícil de datar exatamente, causando problemas quando se trata de obter uma avaliação precisa de quanto tempo duraram os períodos glaciais e interglaciais.

Químico: Isso consiste em grande parte de variações nas proporções de isótopos em fósseis descobertos em amostras de sedimentos e rochas. Nos períodos glaciais mais recentes, os núcleos de gelo são usados para construir um registro global de temperatura, principalmente pela presença de isótopos mais pesados (que levam a temperaturas de evaporação mais altas). Eles também costumam conter bolhas de ar, que são examinadas para avaliar a composição da atmosfera na época.

As limitações surgem de vários fatores, no entanto. A principal delas é a proporção de isótopos, que pode ter um efeito confuso na datação precisa. Mas, no que diz respeito aos períodos glaciais e interglaciais mais recentes (ou seja, nos últimos milhões de anos), as amostras do núcleo de gelo e do sedimento oceânico continuam sendo a forma mais confiável de evidência.

Paleontológico: Essa evidência consiste em mudanças na distribuição geográfica de fósseis. Basicamente, os organismos que prosperam em condições mais quentes se extinguem durante os períodos glaciais (ou se tornam altamente restritos em latitudes mais baixas), enquanto os organismos adaptados ao frio prosperam nessas mesmas latitudes. Logo, quantidades reduzidas de fósseis em latitudes mais altas são uma indicação da propagação de mantos glaciais.

Essa evidência também pode ser difícil de interpretar porque exige que os fósseis sejam relevantes para o período geológico em estudo. Também requer que sedimentos em amplas faixas de latitudes e longos períodos de tempo mostrem uma correlação distinta (devido a mudanças na crosta terrestre ao longo do tempo). Além disso, existem muitos organismos antigos que demonstraram a capacidade de sobreviver a mudanças nas condições por milhões de anos.

Como resultado, os cientistas confiam em uma abordagem combinada e em várias linhas de evidência sempre que possível.

Causas da Idade do Gelo:

O consenso científico é que vários fatores contribuem para o início das eras glaciais. Isso inclui mudanças na órbita da Terra ao redor do Sol, movimento de placas tectônicas, variações na produção solar, mudanças na composição atmosférica, atividade vulcânica e até o impacto de grandes meteoritos. Muitos deles estão inter-relacionados e o papel exato de cada peça está sujeito a debate.

Órbita da Terra: Essencialmente, a órbita da Terra ao redor do Sol está sujeita a variações cíclicas ao longo do tempo, um fenômeno também conhecido como ciclos de Milankovic (ou Milankovitch). Eles são caracterizados pela mudança de distâncias do Sol, pela precessão do eixo da Terra e pela mudança de inclinação do eixo da Terra - o que resulta em uma redistribuição da luz solar recebida pela Terra.

A evidência mais convincente para o forçamento orbital de Milankovic corresponde intimamente ao período mais recente (e estudado) da história da Terra (cerca de. Nos últimos 400.000 anos). Durante esse período, o momento dos períodos glacial e interglacial está tão próximo das mudanças nos períodos orbitais de Milankovic que é a explicação mais amplamente aceita para a última era glacial.

Placas tectônicas:O registro geológico mostra uma aparente correlação entre o início das eras glaciais e as posições dos continentes da Terra. Durante esses períodos, eles estavam em posições que interrompiam ou bloqueavam o fluxo de água quente para os pólos, permitindo a formação de mantas de gelo.

Isso, por sua vez, aumentou o albedo da Terra, o que reduz a quantidade de energia solar absorvida pela atmosfera e crosta da Terra. Isso resultou em um ciclo de feedback positivo, onde o avanço das camadas de gelo aumentou ainda mais o albedo da Terra e permitiu mais resfriamento e mais glaciação. Isso continuaria até o início do efeito estufa terminar o período de glaciação.

Com base nas eras glaciais anteriores, foram identificadas três configurações que podem levar a uma era glacial - um continente situado no topo do polo da Terra (como a Antártica faz hoje); um mar polar sendo bloqueado por terra (como o Oceano Ártico é hoje); e um super continente cobrindo a maior parte do equador (como Rodinia fez durante o período criogênico).

Além disso, alguns cientistas acreditam que a cadeia de montanhas do Himalaia - que se formou 70 milhões de anos atrás - teve um papel importante na era glacial mais recente. Ao aumentar a precipitação total da Terra, também aumentou a taxa na qual o CO² foi removido da atmosfera (diminuindo assim o efeito estufa). Sua existência também acompanhou a diminuição de longo prazo da temperatura média da Terra nos últimos 40 milhões de anos.

Composição atmosférica: Há evidências de que os níveis de gases de efeito estufa caem com o avanço das camadas de gelo e aumentam com sua retirada. De acordo com a hipótese “Terra das bolas de neve” - na qual o gelo cobriu quase completamente ou quase o planeta pelo menos uma vez no passado - a era glacial do proterozóico final foi encerrada por um aumento nos níveis de CO² na atmosfera, o que foi atribuído a vulcões erupções.

No entanto, existem aqueles que sugerem que níveis elevados de dióxido de carbono podem ter servido como mecanismo de feedback, e não como causa. Por exemplo, em 2009, uma equipe internacional de cientistas produziu um estudo - intitulado "O Último Máximo Glacial" - que indicava que um aumento na irradiância solar (ou seja, energia absorvida pelo Sol) proporcionava a mudança inicial, enquanto os gases de efeito estufa representavam a magnitude da mudança.

Principais idades do gelo:

Os cientistas determinaram que pelo menos cinco grandes eras glaciais ocorreram na história da Terra. Estes incluem as eras glaciais Huroniana, Criogeniana, Andina-Saariana, Karoo e Qauternária. A Era do Gelo Huroniana é datada do início do Éon Protzerozóico, cerca de 2,4 a 2,1 bilhões de anos atrás, com base em evidências geológicas observadas ao norte e nordeste do Lago Huron (e correlacionada com depósitos encontrados em Michigan e na Austrália Ocidental).

A Era do Gelo Criogênica durou de 850 a 630 milhões de anos atrás e foi talvez a mais grave da história da Terra. Acredita-se que, durante esse período, as camadas glaciais de gelo tenham atingido o equador, levando a um cenário de “Terra da Bola de Neve”. Acredita-se também que terminou devido a um aumento repentino na atividade vulcânica que provocou um efeito estufa, embora (como observado) isso esteja sujeito a debate.

A Era do Gelo Andino-Saariana ocorreu durante o período Ordoviciano e o período da Silúria (cerca de 460 a 420 milhões de anos atrás). Como o nome sugere, as evidências aqui são baseadas em amostras geológicas da cordilheira Tassili n'Ajjer, no Saara Ocidental, e correlacionadas por evidências obtidas da cadeia montanhosa andina na América do Sul (bem como na península arábica e no sul). Bacia do Amazonas).

A Era do Gelo Karoo é atribuída à evolução das plantas terrestres durante o início do período Devoniano (cerca de 360 a 260 milhões de anos atrás), o que causou um aumento a longo prazo nos níveis planetários de oxigênio e uma redução nos níveis de CO² - levando à globalidade. resfriamento. É nomeado após depósitos sedimentares que foram descobertos na região de Karoo, na África do Sul, com evidências correlatas encontradas na Argentina.

A era glacial atual, conhecida como glaciação Plioceno-Quaternário, começou há cerca de 2,58 milhões de anos no final do Plioceno, quando começou a expansão das camadas de gelo no Hemisfério Norte. Desde então, o mundo passou por vários períodos glaciais e interglaciais, onde os mantos de gelo avançam e recuam em escalas de tempo de 40.000 a 100.000 anos.

A Terra está atualmente em um período interglacial, e o último período glacial terminou cerca de 10.000 anos atrás. O que resta das camadas de gelo continentais que antes se estendiam pelo mundo agora estão restritas à Groenlândia e à Antártica, além de geleiras menores - como a que cobre a Ilha Baffin.

Mudança climática antropogênica:

O papel exato desempenhado por todos os mecanismos aos quais as eras glaciais são atribuídas - ou seja, força orbital, força solar, atividade geológica e vulcânica - ainda não está totalmente esclarecido. No entanto, dado o papel do dióxido de carbono e outras emissões de gases de efeito estufa, tem havido muita preocupação nas últimas décadas quais efeitos a longo prazo a atividade humana terá no planeta.

Por exemplo, em pelo menos duas grandes eras glaciais, na Idade do Gelo Criogeniana e Karoo, acredita-se que os aumentos e diminuições dos gases de efeito estufa na atmosfera tenham desempenhado um papel importante. Em todos os outros casos, onde acredita-se que o forçamento orbital seja a principal causa do fim da era glacial, o aumento das emissões de gases de efeito estufa ainda foi responsável pelo feedback negativo que levou a aumentos ainda maiores na temperatura.

A adição de CO2 pela atividade humana também desempenhou um papel direto nas mudanças climáticas que ocorrem em todo o mundo. Atualmente, a queima de combustíveis fósseis por seres humanos constitui a maior fonte de emissões de dióxido de carbono (cerca de 90%) em todo o mundo, que é um dos principais gases de efeito estufa que permite o forçamento radiativo (também conhecido como Efeito Estufa).

Em 2013, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica anunciou que os níveis de CO² na atmosfera superior atingiam 400 partes por milhão (ppm) pela primeira vez desde que as medições começaram no século XIX. Com base na taxa atual em que as emissões estão crescendo, a NASA estima que os níveis de carbono possam atingir entre 550 e 800 ppm no próximo século.

Se o primeiro cenário for o caso, a NASA prevê um aumento de 2,5 ° C (4,5 ° F) nas temperaturas médias globais, o que seria sustentável. No entanto, se este último cenário for o caso, as temperaturas globais subirão em média 4,5 ° C (8 ° F), o que tornaria a vida insustentável para muitas partes do planeta. Por esse motivo, estão sendo buscadas alternativas para o desenvolvimento e ampla adoção comercial.

Além disso, de acordo com uma pesquisa de 2012 publicada em Nature Geoscience- intitulado “Determinando o comprimento natural do atual interglacial” - também se espera que as emissões humanas de CO² adiem a próxima era glacial. Usando dados na órbita da Terra para calcular a duração dos períodos interglaciais, a equipe de pesquisa concluiu que o próximo gelo (esperado em 1500 anos) exigiria que os níveis atmosféricos de CO² permanecessem abaixo de 240? Ppm.

Aprender mais sobre as eras glaciais mais longas e os períodos glaciais mais curtos que ocorreram no passado da Terra é um passo importante para entender como o clima da Terra muda com o tempo. Isso é especialmente importante, pois os cientistas buscam determinar quanto das mudanças climáticas modernas são provocadas pelo homem e que possíveis medidas preventivas podem ser desenvolvidas.

Escrevemos muitos artigos sobre a Era do Gelo para a Revista Space. Aqui está um novo estudo que revela a pequena era glacial impulsionada pelo vulcanismo: um asteróide assassino levou o planeta a uma era glacial ?, havia uma terra de bolas de neve? E Marte está saindo da era glacial?

Se você quiser mais informações sobre a Terra, consulte o Guia de exploração de sistemas solares da NASA na Terra. E aqui está um link para o Observatório da Terra da NASA.

Também gravamos um episódio do elenco de astronomia sobre o planeta Terra. Ouça aqui, episódio 51: Terra e episódio 308: mudança climática.

Fonte: