Evolução da Terra
Como a gema de lápis lazúli que se assemelha, o planeta azul, nublado, que reconhecemos imediatamente a partir de imagens de satélite parece notavelmente estável. Continentes e oceanos, rodeados por uma atmosfera rica em oxigénio, suportam formas de vida familiares. No entanto, esta constância é uma ilusão produzida pela experiência humana do tempo. A Terra e a sua atmosfera são continuamente alteradas. A tectônica de placas muda os continentes, eleva montanhas e move o solo oceânico enquanto processos não completamente compreendidos alteram o clima.
Esta mudança constante tem caracterizado a Terra desde o seu início há cerca de 4,5 bilhões de anos. Desde o início, o calor e a gravidade moldaram a evolução do planeta. A estas forças juntaram-se gradualmente os efeitos globais da emergência da vida. A exploração deste passado oferece-nos a única possibilidade de compreender a origem da vida e, talvez, o seu futuro.
Os cientistas costumavam acreditar que os planetas rochosos, incluindo a Terra, Mercúrio, Vénus e Marte, foram criados pelo rápido colapso gravitacional de uma nuvem de poeira, uma desaeração que deu origem a uma esfera densa. Nos anos 60, o programa espacial Apollo mudou esta visão. Estudos das crateras lunares revelaram que estas goivaduras eram causadas pelo impacto de objectos que estavam em grande abundância há cerca de 4,5 mil milhões de anos. Depois disso, o número de impactos parece ter diminuído rapidamente. Esta observação rejuvenesceu a teoria de acreção postulada por Otto Schmidt. O geofísico russo tinha sugerido em 1944 que os planetas cresciam em tamanho gradualmente, passo a passo.
De acordo com Schmidt, a poeira cósmica se aglomerou para formar partículas, as partículas se tornaram cascalho, o cascalho se tornou bolas pequenas, depois bolas grandes, depois planetas pequenos, ou planetesimais, e, nally, a poeira se tornou o tamanho da lua. À medida que os planetessímicos se tornaram maiores, o seu número diminuiu. Consequentemente, o número de colisões entre planetessímicos, ou meteoritos, diminuiu. Menos itens disponíveis para acreção significou que levou muito tempo para se construir um grande planeta. Um cálculo feito por George W. W. Wetherill do Instituto Carnegie de Washington sugere que cerca de 100 milhões de anos poderiam passar entre a formação de um objeto de 10 quilômetros de diâmetro e um objeto do tamanho da Terra.
O processo de acreção teve conseqüências térmicas significativas para a Terra, conseqüências que direcionaram forçosamente sua evolução. Grandes corpos batendo no planeta produziram imenso calor em seu interior, derretendo a poeira cósmica ali encontrada. O forno resultante – situado a cerca de 200 a 400 quilómetros de profundidade e chamado de oceano magma – esteve activo durante milhões de anos, dando origem a erupções vulcânicas. Quando a Terra era jovem, o calor na superfície causado pelo vulcanismo e pela lava do interior foi intensificado pelo constante bombardeamento de objetos enormes, alguns deles talvez do tamanho da lua ou mesmo de Marte. Nenhuma vida foi possível durante este período.
Acima de esclarecer que a Terra se tinha formado através do acreção, o programa Apollo obrigou os cientistas a tentarem reconstruir o desenvolvimento temporal e físico subsequente da Terra primitiva. Esse empreendimento tinha sido considerado impossível pelos fundadores da geologia, incluindo Charles Lyell, a quem a seguinte frase é atribuída: Nenhum vestígio de um começo, nenhuma perspectiva de um fim. Esta afirmação transmite a ideia de que a jovem Terra não poderia ser recriada, porque os seus restos foram destruídos pela sua própria actividade. Mas o desenvolvimento da geologia dos isótopos nos anos 60 tinha tornado esta visão obsoleta. Sua imaginação vermelha por Apolo e os ndings lunares, geoquímicos começaram a aplicar esta técnica para entender a evolução da Terra.
Rolhas datadas usando os chamados relógios radioativos permitem aos geólogos trabalhar em terrenos antigos que não contêm fósseis. Os ponteiros de um relógio radioativo são isótopos – átomos do mesmo elemento que têm pesos atômicos diferentes – e o tempo geológico é medido pela taxa de decomposição de um isótopo em outro. Entre os muitos relógios, aqueles baseados na decomposição do urânio 238 em chumbo 206 e do urânio 235 em chumbo 207 são especiais. Os geocronologistas podem determinar a idade das amostras analisando apenas o produto filhas – neste caso, o chumbo – do pai radioativo, o urânio.
Panning for zircons
ISOTOPE GEOLOGIA permitiu aos geólogos determinar que o acúmulo da Terra culminou na diferenciação do planeta: a criação do núcleo – a fonte do campo magnético da Terra – e o início da atmosfera. Em 1953, a obra clássica de Claire C. Patterson, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, utilizou o relógio de chumbo de urânio para estabelecer uma idade de 4,55 bilhões de anos para a Terra e muitos dos meteoritos que a formaram. No início dos anos 90, porém, o trabalho de um de nós (Allègre) sobre isótopos de chumbo levou a uma interpretação um pouco nova.
Como Patterson argumentou, alguns meteoritos foram realmente formados há cerca de 4,56 bilhões de anos, e seus detritos constituíram a Terra. Mas a Terra continuou a crescer através do bombardeamento de planetesimais até cerca de 120 milhões a 150 milhões de anos mais tarde. Nessa época, há 4,44 bilhões a 4,41 bilhões de anos, a Terra começou a reter sua atmosfera e a criar seu núcleo. Esta possibilidade já havia sido sugerida por Bruce R. Doe e Robert E. Zartman do U.S. Geological Survey em Denver duas décadas atrás e está de acordo com as estimativas do Wetherills.
O surgimento dos continentes veio um pouco mais tarde. De acordo com a teoria da tectónica de placas, estas massas de terra são a única parte da crosta terrestre que não é reciclada e, consequentemente, destruída durante o ciclo geotérmico impulsionado pela convecção no manto. Os continentes fornecem assim uma forma de memória porque o registo de vida precoce pode ser lido nas suas rochas. A actividade geológica, no entanto, incluindo a tectónica de placas, a erosão e o metamorfismo, tem destruído quase todas as rochas antigas. Muito poucos fragmentos sobreviveram a esta máquina geológica.
No entanto, nas últimas décadas, vários nds importantes foram feitos, novamente usando a geoquímica isotópica. Um grupo, liderado por Stephen Moorbath, da Universidade de Oxford, descobriu um terreno na Gronelândia Ocidental que tem entre 3,7 bilhões e 3,8 bilhões de anos. Além disso, Samuel A. Bowring do Massachusetts Institute of Technology explorou uma pequena área na América do Norte – o gnaisse Acasta – que se pensa ter 3,96 bilhões de anos.
Ultimamente, uma busca pelo zircônio mineral levou outros pesquisadores a terrenos ainda mais antigos. Tipicamente encontrado em rochas continentais, o zircônio não é dissolvido durante o processo de erosão, mas é depositado em forma de partículas no sedimento. Alguns pedaços de zircônio podem, portanto, sobreviver por bilhões de anos e podem servir como testemunha de terras com crosta mais antiga. A busca de zircões antigos começou em Paris com o trabalho de Annie Vitrac e Jol R. Lancelot, mais tarde na Universidade de Marselha e agora na Universidade de Nmes, respectivamente, assim como com os esforços de Moorbath e Allgre. Foi um grupo da Universidade Nacional Australiana em Camberra, dirigido por William Compston, que teve sucesso. A equipe descobriu zircões na Austrália ocidental que tinham entre 4,1 bilhões e 4,3 bilhões de anos.
Zircões foram cruciais não só para entender a idade dos continentes, mas para determinar quando surgiu a primeira vida. Os primeiros fósseis de idade indiscutível foram encontrados na Austrália e na África do Sul. Estas relíquias de algas azul-esverdeadas têm cerca de 3,5 bilhões de anos. Manfred Schidlowski do Instituto Max Planck de Química em Mainz estudou a formação Isua na Gronelândia Ocidental e argumentou que a matéria orgânica já existia há 3,8 bilhões de anos. Como a maior parte dos registros de vida precoce foi destruída pela atividade geológica, não podemos dizer exatamente quando ela surgiu – talvez tenha surgido muito rapidamente, talvez até 4,2 bilhões de anos atrás.
Estórias de gases
Um dos aspectos mais importantes da evolução do planeta é a formação da atmosfera, porque foi esse conjunto de gases que permitiu que a vida rastejasse para fora dos oceanos e fosse sustentada. Desde os anos 50 que os pesquisadores fazem a hipótese de que a atmosfera terrestre foi criada por gases que emergem do interior do planeta. Quando um vulcão lança gases, ele é um exemplo do contínuo outgassing, como é chamado, da Terra. Mas os cientistas têm questionado se este processo ocorreu de repente – há cerca de 4,4 bilhões de anos, quando o núcleo se diferenciou – ou se ocorreu gradualmente ao longo do tempo.
Para responder a esta pergunta, Allègre e seus colegas estudaram os isótopos de gases raros. Estes gases – incluindo hélio, argônio e xenônio – têm a peculiaridade de serem quimicamente inertes, ou seja, não reagem na natureza com outros elementos. Dois deles são particularmente importantes para os estudos atmosféricos: o argônio e o xenônio. O árgon tem três isótopos, dos quais o argônio 40 é criado pela decomposição do potássio 40. O xénon tem nove, dos quais o xénon 129 tem duas origens diferentes. O Xénon 129 surgiu como resultado da nucleossíntese antes da formação da Terra e do sistema solar. Também foi criado a partir da decadência do iodo radioativo 129, que não existe mais na Terra. Esta forma de iodo esteve presente muito cedo, mas desde então desapareceu, e o xenônio 129 cresceu às suas custas.
Como a maioria dos casais, tanto o argônio 40 e o potássio 40 e o xenônio 129 e o iodo 129 têm histórias para contar. Eles são excelentes cronômetros. Embora a atmosfera tenha sido formada pela liberação de gás do manto, não contém potássio 40 ou iodo 129. Todo argônio 40 e xenônio 129, formados na Terra e liberados, são encontrados hoje na atmosfera. Xénon foi expulso do manto e retido na atmosfera; portanto, a relação atmosfera-mantle deste elemento permite-nos avaliar a idade da diferenciação. Argônio e xenônio presos no manto evoluíram pela decadência radioativa do potássio 40 e do iodo 129. Assim, se o total de gases do manto ocorresse no início da formação da Terra, a atmosfera não conteria nenhum árgon 40 mas conteria xenônio 129,
O maior desafio enfrentado por um investigador que quer medir tais proporções de decaimento é obter altas concentrações de gases raros nas rochas do manto porque elas são extremamente limitadas. Felizmente, um fenômeno natural ocorre em cristas do médio-oceano durante o qual a lava vulcânica transfere alguns silicatos do manto para a superfície. As pequenas quantidades de gases aprisionadas nos minerais do manto sobem com o derretimento à superfície e se concentram em pequenas vesículas na margem vítrea externa da lava. Este processo serve para concentrar as quantidades de gases mantélicos por um fator de 104 ou 105. A coleta dessas rochas através da dragagem da água do mar e, em seguida, esmagá-las sob vácuo em um espectrômetro de massa sensível permite aos geoquímicos determinar as proporções dos isótopos do manto. Os resultados são bastante surpreendentes. Os cálculos das proporções indicam que entre 80 e 85 por cento da atmosfera foi desgaseificada durante o primeiro milhão de anos da Terra; o resto foi libertado lentamente mas constantemente durante os 4,4 bilhões de anos seguintes.
A composição desta atmosfera primitiva foi certamente dominada pelo dióxido de carbono, com o nitrogênio como o segundo gás mais abundante. Também estavam presentes quantidades vestigiais de metano, amoníaco, dióxido de enxofre e ácido clorídrico, mas não havia oxigênio. Exceto pela presença de água abundante, a atmosfera era semelhante à de Vênus ou Marte. Os detalhes da evolução da atmosfera original são debatidos, particularmente porque não sabemos quão forte era o sol naquela época. Alguns fatos, no entanto, não são contestados. É evidente que o dióxido de carbono desempenhou um papel crucial. Além disso, muitos cientistas acreditam que a atmosfera em evolução continha quantidades suficientes de gases como amônia e metano para dar origem a matéria orgânica.
Still, o problema do sol permanece sem solução. Uma hipótese sustenta que durante o Archean eon, que durou de cerca de 4,5 bilhões a 2,5 bilhões de anos atrás, a energia dos sóis era apenas 75% do que é hoje. Esta possibilidade levanta um dilema: como poderia a vida ter sobrevivido no clima relativamente frio que deveria acompanhar um sol mais fraco? Uma solução para o fraco paradoxo solar precoce, como é chamado, foi oferecida por Carl Sagan e George Mullen, da Universidade de Cornell, em 1970. Os dois cientistas sugeriram que o metano e o amoníaco, que são muito eficazes na captura de radiação infravermelha, eram bastante abundantes. Estes gases poderiam ter criado um efeito de super estufa. A idéia foi criticada com base no fato de que tais gases eram altamente reativos e tinham vida curta na atmosfera.
Que co?
No final dos anos 70 Veerabhadran Ramanathan, agora na Scripps Institution of Oceanography, e Robert D. Cess e Tobias Owen da Stony Brook University propuseram outra solução. Eles postularam que não havia necessidade de metano na atmosfera inicial, porque o dióxido de carbono era abundante o suficiente para provocar o efeito estufa. Mais uma vez este argumento levantou uma questão diferente: Qual era a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera primitiva? O dióxido de carbono terrestre está agora enterrado em rochas carbonatadas, como o calcário, embora não seja claro quando ficou preso lá. Hoje o carbonato de cálcio é criado principalmente durante a actividade biológica; no Archean eon, o carbono pode ter sido removido principalmente durante as reacções inorgânicas.
A rápida libertação de gases do planeta libertou quantidades volumosas de água do manto, criando os oceanos e o ciclo hidrológico. Os ácidos que estavam provavelmente presentes na atmosfera erodiram as rochas, formando rochas ricas em carbonatos. A importância relativa de tal mecanismo é, no entanto, debatida. Heinrich D. Holland da Universidade de Harvard acredita que a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera diminuiu rapidamente durante o Arqueano e permaneceu em um nível baixo.
O entendimento do conteúdo de dióxido de carbono da atmosfera inicial é fundamental para entender o controle climático. Dois acampamentos cónicos apresentaram ideias sobre como este processo funciona. O primeiro grupo defende que as temperaturas globais e o dióxido de carbono foram controlados por feedbacks geoquímicos inorgânicos; o segundo afirma que eles foram controlados pela remoção biológica.
James C. G. Walker, James F. Kasting e Paul B. Hays, então na Universidade de Michigan em Ann Arbor, propuseram o modelo inorgânico em 1981. Eles postularam que os níveis do gás estavam altos no início do Arqueano e não caíram precipitadamente. O trio sugeriu que à medida que o clima aqueceu, mais água evaporou, e o ciclo hidrológico se tornou mais vigoroso, aumentando a precipitação e o escoamento. O dióxido de carbono na atmosfera misturado com a água da chuva para criar escoamento de ácido carbônico, expondo os minerais à superfície às intempéries. Minerais silicatos combinados com o carbono que esteve na atmosfera, seqüestrando-o em rochas sedimentares. Menos dióxido de carbono na atmosfera significava, por sua vez, menos efeito estufa. O processo de feedback negativo inorgânico compensou o aumento da energia solar.
Esta solução contrasta com um segundo paradigma: a remoção biológica. Uma teoria avançada por James E. Lovelock, um originador da hipótese de Gaia, assumiu que a fotossíntese de microorganismos, como o fitoplâncton, seria muito produtiva em um ambiente de alto dióxido de carbono. Estas criaturas removeram lentamente o dióxido de carbono do ar e dos oceanos, convertendo-o em sedimentos de carbonato de cálcio. Críticos retorquiram que o fitoplâncton não tinha sequer evoluído durante a maior parte do tempo em que a Terra teve vida. (A hipótese Gaia sustenta que a vida na Terra tem a capacidade de regular a temperatura e a composição da superfície terrestre e mantê-la confortável para os organismos vivos)
No início dos anos 90, Tyler Volk da Universidade de Nova Iorque e David W. Schwartzman da Universidade de Howard propuseram outra solução gaiana. Eles notaram que as bactérias aumentam o conteúdo de dióxido de carbono nos solos ao quebrar a matéria orgânica e ao gerar ácidos húmicos. Ambas as atividades aceleram a meteorologia, removendo o dióxido de carbono da atmosfera. Neste ponto, no entanto, a controvérsia torna-se aguda. Alguns geoquímicos, incluindo Kasting, agora na Universidade Estadual da Pensilvânia, e na Holanda, postulam que embora a vida possa ser responsável por alguma remoção de dióxido de carbono após o Arqueano, os processos geoquímicos inorgânicos podem explicar a maior parte do sequestro. Esses pesquisadores vêem a vida como um mecanismo de estabilização climática bastante fraco para a maior parte do tempo geológico.
O oxigênio das algas
A QUESTÃO DO CARBONO permanece crítica para a forma como a vida inuenciou a atmosfera. O enterro de carbono é uma chave para o processo vital de construção de concentrações atmosféricas de oxigênio – um pré-requisito para o desenvolvimento de certas formas de vida. Além disso, o aquecimento global está ocorrendo agora como resultado da liberação humana desse carbono. Durante um bilhão ou dois bilhões de anos, as algas nos oceanos produziram oxigênio. Mas porque este gás é altamente reativo e porque havia muitos minerais reduzidos nos oceanos antigos – o ferro, por exemplo, é facilmente oxidado – muito do oxigênio produzido pelos seres vivos simplesmente se consumiu antes que pudesse alcançar a atmosfera, onde teria encontrado gases que reagiriam com ele.
Even se os processos evolutivos tivessem dado origem a formas de vida mais complicadas durante esta era anaeróbica, eles não teriam tido oxigênio. Além disso, a luz solar ultravioleta não alterada provavelmente os teria matado se tivessem deixado o oceano. Pesquisadores como Walker e Preston Cloud, então na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, sugeriram que apenas há cerca de dois bilhões de anos, após a oxidação da maioria dos minerais reduzidos no mar, o oxigênio atmosférico se acumulou. Entre um bilhão e dois bilhões de anos atrás, o oxigênio atingiu os níveis atuais, criando um nicho para a evolução da vida.
Ao examinar a estabilidade de certos minerais, como o óxido de ferro ou o óxido de urânio, a Holanda mostrou que o conteúdo de oxigênio da atmosfera Arqueana era baixo antes de dois bilhões de anos atrás. É amplamente acordado que o actual teor de oxigénio de 20% é o resultado da actividade fotossintética. Ainda assim, a questão é se o conteúdo de oxigénio na atmosfera aumentou gradualmente ao longo do tempo ou subitamente. Estudos recentes indicam que o aumento do oxigênio começou abruptamente entre 2,1 bilhões e 2,03 bilhões de anos atrás e que a situação atual foi alcançada há 1,5 bilhões de anos atrás.
A presença de oxigênio na atmosfera tinha outra grande vantagem para um organismo que tentava viver na superfície ou acima dela: a radiação ultravioleta. A radiação ultravioleta decompõe muitas moléculas – do DNA e oxigênio aos clorouorcarbonos que estão implicados no empobrecimento da camada de ozônio estratosférico. Essa energia divide o oxigênio na forma atômica O altamente instável, que pode se combinar novamente em O2 e na molécula muito especial O3, ou ozônio. O ozônio, por sua vez, absorve a radiação ultravioleta. Só quando o oxigénio era abundante o suficiente na atmosfera para permitir a formação de ozono é que a vida teve a oportunidade de se fixar na raiz ou em terra. Não é uma coincidência que a rápida evolução da vida de procariotas (organismos unicelulares sem núcleo) para eucariotas (organismos unicelulares com núcleo) para metazoários (organismos multicelulares) tenha ocorrido na era de bilhões de anos de oxigênio e ozônio.
Apesar de a atmosfera estar atingindo um nível bastante estável de oxigênio durante este período, o clima era pouco uniforme. Houve longos estágios de relativo calor ou frieza durante a transição para o tempo geológico moderno. A composição das conchas fósseis de plâncton que viviam perto do oceano ou do oceano fornece uma medida da temperatura da água do fundo. O registo sugere que nos últimos 100 milhões de anos as águas de fundo arrefeceram quase 15 graus Celsius. Os níveis do mar desceram centenas de metros, e os continentes afastaram-se. Os mares interiores desapareceram em sua maioria, e o clima resfriou uma média de 10 a 15 graus Celsius. Há aproximadamente 20 milhões de anos, o gelo permanente parece ter se acumulado na Antártica.
A cerca de dois milhões a três milhões de anos atrás, o recorde paleoclimático começa a mostrar expansões significativas e contrações de períodos quentes e frios em ciclos de cerca de 40.000 anos. Esta periodicidade é interessante porque corresponde ao tempo que a Terra leva para completar uma oscilação da inclinação do seu eixo de rotação. Há muito tempo especula-se, e recentemente calcula-se, que mudanças conhecidas na geometria orbital poderiam alterar em cerca de 10% a quantidade de luz solar que entra entre o inverno e o verão e poderia ser responsável por iniciar ou terminar a idade do gelo.
A mão quente do homem
O MAIS INTERESSE e perplexidade é a descoberta de que entre 600.000 e 800.000 anos atrás o ciclo dominante mudou de períodos de 40.000 anos para intervalos de 100.000 anos com utuações muito grandes. A última grande fase da glaciação terminou há cerca de 10.000 anos. No seu auge, há 20 000 anos, as camadas de gelo, com cerca de dois quilômetros de espessura, cobriam grande parte do norte da Europa e da América do Norte. As geleiras se expandiram em altos planaltos e montanhas em todo o mundo. O suficiente para que o nível do mar descesse mais de 100 metros abaixo de onde está hoje. As enormes camadas de gelo vasculharam a terra e remodelaram a face ecológica da Terra, que em média era mais fria do que é actualmente.
As causas precisas dos intervalos mais longos entre períodos quentes e frios ainda não foram resolvidas. As erupções vulcânicas podem ter desempenhado um papel importante, como mostra o efeito do El Chichón no México e do Monte Pinatubo nas Filipinas. Eventos tectônicos, como o desenvolvimento dos Himalaias, podem ter inuenciado o clima mundial. Mesmo o impacto dos cometas pode inuenciar tendências climáticas de curto prazo com conseqüências catastróficas para a vida. É notável que apesar das violentas e episódicas perturbações, o clima tem sido amortecido o suficiente para sustentar a vida por 3,5 bilhões de anos.
Uma das descobertas climáticas mais importantes dos últimos 30 anos veio dos núcleos de gelo na Groenlândia e na Antártida. Quando a neve cai nestes continentes congelados, o ar entre os grãos de neve fica aprisionado como bolhas. A neve é gradualmente comprimida em gelo, juntamente com os seus gases capturados. Alguns desses registros podem remontar a mais de 500.000 anos; os cientistas podem analisar o conteúdo químico do gelo e das bolhas de gelo de seções que ficam a 3.600 metros (2,2 milhas) abaixo da superfície.
As brocas do núcleo de gelo determinaram que o ar respirado pelos antigos egípcios e pelos índios Anasazi era muito semelhante ao que inalamos hoje – exceto por uma série de poluentes do ar introduzidos ao longo dos últimos 100 ou 200 anos. Os principais destes gases adicionados, ou poluentes, são o dióxido de carbono extra e o metano. Desde cerca de 1860 – a expansão da Revolução Industrial – os níveis de dióxido de carbono na atmosfera aumentaram mais de 30% como resultado da industrialização e do desmatamento; os níveis de metano mais do que duplicaram devido à agricultura, ao uso da terra e à produção de energia. A capacidade do aumento da quantidade desses gases para reter o calor é o que motiva a preocupação com as mudanças climáticas no século 21.
Os núcleos de gelo têm mostrado que as taxas naturais sustentadas de mudança de temperatura mundial são normalmente de cerca de um grau C por milênio. Estas mudanças ainda não são suficientemente significativas para ter mudado radicalmente onde as espécies vivem e para ter contribuído potencialmente para a extinção de megafaunas tão carismáticas como os mamutes e os tigres dentes-de-sabre. Mas uma história extraordinária dos núcleos de gelo não é a relativa estabilidade do clima durante os últimos 10.000 anos. Parece que durante o auge da última era glacial, há 20 mil anos, havia 50% menos dióxido de carbono e menos da metade da quantidade de metano no ar do que houve durante a nossa época, o Holocénico. Este nding sugere um feedback positivo entre dióxido de carbono, metano e mudanças climáticas.
O raciocínio que suporta a ideia deste sistema de feedback desestabilizador é o seguinte. Quando o mundo estava mais frio, havia menos concentração de gases de efeito estufa e, portanto, menos calor ficava retido. À medida que a Terra aqueceu, os níveis de dióxido de carbono e metano aumentaram, acelerando o aquecimento. Se a vida tivesse uma mão nesta história, teria sido para impulsionar, e não para se opor, às mudanças climáticas. Parece cada vez mais provável que quando os seres humanos se tornaram parte deste ciclo, eles também ajudaram a acelerar o aquecimento. Esse aquecimento tem sido especialmente pronunciado desde meados do século XIX, devido às emissões de gases de efeito estufa da industrialização, mudanças no uso do solo e outros fenômenos. Mais uma vez, porém, as incertezas permanecem.
Não obstante, a maioria dos cientistas concorda que a vida pode muito bem ser o principal fator no feedback positivo entre as mudanças climáticas e os gases de efeito estufa. No final do século XX, houve um rápido aumento da temperatura média global da superfície. De fato, o período a partir dos anos 80 foi o mais quente dos últimos 2.000 anos. Dezenove dos 20 anos mais quentes registrados ocorreram desde 1980, e os 12 mais quentes ocorreram todos desde 1990. O ano recorde de todos os tempos foi 1998, e 2002 e 2003 ficaram em segundo e terceiro lugares, respectivamente. Há boas razões para acreditar que a década de 1990 teria sido ainda mais quente se o Monte Pinatubo não tivesse entrado em erupção: este vulcão colocou poeira suficiente na alta atmosfera para bloquear alguma luz solar incidente, causando um arrefecimento global de alguns décimos de grau durante vários anos.
Poderia o aquecimento dos últimos 140 anos ter ocorrido naturalmente? Com certeza cada vez maior, a resposta é não.
A caixa à direita mostra um estudo notável que tentou empurrar o recorde de temperatura do Hemisfério Norte para trás por 1.000 anos. O climatologista Michael Mann da Universidade da Virgínia e seus colegas realizaram uma análise estatística complexa envolvendo cerca de 112 fatores diferentes relacionados à temperatura, incluindo anéis de árvores, a extensão das geleiras de montanha, mudanças nos recifes de coral, atividade das manchas solares e vulcanismo.
O registro de temperatura resultante é uma reconstrução do que poderia ter sido obtido se medições baseadas em termômetros estivessem disponíveis. (As medições de temperatura reais são usadas para os anos após 1860.) Como mostra a faixa de confiança, há uma incerteza considerável em cada ano desta reconstrução de temperatura de 1.000 anos. Mas a tendência geral é clara: uma diminuição gradual da temperatura ao longo dos primeiros 900 anos, seguida por uma subida acentuada da temperatura no século XX. Este gráfico sugere que a década de 1990 não foi apenas a mais quente do século, mas de todo o milênio passado.
Ao estudar a transição da atmosfera de alto dióxido de carbono e baixo oxigênio do Arqueano para a era de grande progresso evolutivo há cerca de meio bilhão de anos, torna-se claro que a vida pode ter sido um fator de estabilização do clima. Em outro exemplo – durante a era glacial e os ciclos interglaciais – a vida parece ter a função oposta: acelerar a mudança em vez de diminuí-la. Esta observação levou um de nós (Schneider) a argumentar que o clima e a vida se desenvolveram em vez da vida servir apenas como um feedback negativo sobre o clima.
Se nós humanos nos considerarmos parte da vida – isto é, parte do sistema natural – então poderia ser argumentado que nosso impacto coletivo sobre a Terra significa que podemos ter um papel co-evolucionário signitivo no futuro do planeta. As tendências atuais de crescimento populacional, as demandas por padrões de vida mais elevados e o uso de tecnologia e organizações para atingir essas metas orientadas para o crescimento contribuem para a poluição. Quando o preço da poluição é baixo e a atmosfera é usada como esgoto livre, dióxido de carbono, metano, clorouorcarbonos, óxidos nitrosos, óxidos de enxofre e outros tóxicos podem se acumular.
Mudanças drásticas adiante
NO SEU RELATÓRIO Mudanças Climáticas 2001, os especialistas em clima do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas estimaram que o mundo aquecerá entre 1,4 e 5,8 graus C até 2100. O final suave dessa faixa – uma taxa de aquecimento de 1,4 graus C por 100 anos – ainda é 14 vezes mais rápido do que um grau C por 1.000 anos que historicamente tem sido a taxa média de mudança natural em escala global. Se o extremo superior da faixa ocorrer, então poderíamos ver taxas de mudança climática quase 60 vezes mais rápidas do que as condições médias naturais, o que poderia levar a mudanças que muitos considerariam perigosas. Mudanças neste ritmo forçariam quase certamente muitas espécies a tentarem mover as suas gamas, tal como fizeram com a idade do gelo/ transição interglacial entre 10.000 e 15.000 anos atrás. Não só as espécies teriam que responder às mudanças climáticas a taxas 14 a 60 vezes mais rápidas, mas poucas teriam rotas de migração abertas e sem perturbações, como fizeram no final da era glacial e no início da era interglacial. Os efeitos negativos deste aquecimento significativo – sobre a saúde, agricultura, geografia costeira e sítios patrimoniais, para citar alguns – também podem ser severos.
Para fazer as projeções críticas das mudanças climáticas futuras necessárias para entender o destino dos ecossistemas na Terra, devemos cavar por terra, mar e gelo para aprender o máximo possível com registros geológicos, paleoclimáticos e paleoecológicos. Estes registros fornecem o pano de fundo para calibrar os instrumentos brutos que devemos usar para nos aproximarmos de um futuro ambiental sombrio, um futuro cada vez mais inuenciado por nós.
Os AUTORES
CLAUDE J. ALLGRE e STEPHEN H. SCHNEIDER estuda vários aspectos da história geológica da Terra e do seu clima. Allgre é professor na Universidade de Paris e dirige o departamento de geoquímica do Instituto Geofísico de Paris. Ele é membro estrangeiro da Academia Nacional de Ciências. Schneider é professor no departamento de ciências biológicas da Universidade de Stanford e co-diretor do Centro de Ciência e Política Ambiental. Ele foi homenageado com o Prêmio MacArthur em 1992 e foi eleito para membro da Academia Nacional de Ciências em 2002.