Sedimentos de cavernas com 20 mil anos na ilha do Alasca fornecem novas pistas sobre o clima

Há cerca de 20.000 anos, o manto de gelo da Cordilheira, na parte ocidental da América do Norte, atingiu a sua extensão máxima. Seguiu-se um aquecimento climático que provocou a fusão do manto de gelo.

Embora seja geralmente aceite que o aumento da energia resultante de uma mudança na posição da Terra em relação ao Sol desempenhou um papel importante na formação do clima nessa altura, a energia resultante dessa mudança não foi suficientemente forte para ser a única responsável pelo derretimento e recuo do manto de gelo. Foram necessárias forças climáticas adicionais para dar início ao recuo da camada de gelo. No entanto, estas forças climáticas permanecem enigmáticas.

Uma equipa liderada por Paul Wilcox, do Grupo de Investigação do Quaternário do Instituto de Geologia, ficou recentemente mais perto de resolver o mistério com a descoberta de sedimentos de cavernas com 20.000 anos na Ilha Prince of Wales, no Alasca.

Michael Meyer, chefe do laboratório de datação por luminescência opticamente estimulada e também membro do Grupo de Investigação do Quaternário, e Daniela Festi, investigadora de pólen na GeoSphere Austria, estiveram estreitamente envolvidos na análise das amostras de sedimentos das grutas.

A análise das alterações climáticas passadas é uma das formas mais eficazes de compreender os mecanismos e os impactos das atuais alterações climáticas induzidas pelo homem. Os conhecimentos obtidos a partir de registos geológicos e históricos do clima ajudam a aperfeiçoar as projeções de cenários climáticos futuros – essenciais para a definição de estratégias eficazes de atenuação e adaptação.

Descoberta surpreendente

Wilcox encontrou as provas sedimentares descritas no estudo durante uma investigação de campo em grutas remotas na Ilha do Príncipe de Gales. “Os sedimentos das grutas pareceram-me estranhos, uma vez que não continham detritos orgânicos – o que é muito invulgar num ambiente de floresta tropical temperada”, diz.

Além disso, os depósitos apresentavam anomalias na meteorização: Enquanto que os sedimentos das cavernas são normalmente sujeitos a intempéries químicas, as rochas descobertas por Wilcox pareciam ter sido expostas a processos de intemperismo mecânico.

“Recolhi sistematicamente algumas amostras para descobrir a idade destes sedimentos”, sublinha Wilcox, descrevendo o processo de investigação. A datação de sedimentos de cavernas é uma tarefa difícil, especialmente quando não há material orgânico disponível para o método mais comum de datação por radiocarbono (datação por 14C).

Cavernas como cápsulas do tempo

Um método alternativo de datação numérica de sedimentos consiste em analisar diretamente os seus sinais luminosos intrínsecos que se acumulam ao longo do tempo, utilizando a datação por luminescência opticamente estimulada (OSL). Esta abordagem de datação OSL baseia-se na presença de grãos de quartzo do tamanho de areia no sedimento e determina o momento da última exposição do sedimento à luz.

“Um fator limitante na análise OSL é a disponibilidade de quartzo. Embora o local esteja situado numa região calcária, encontrámos resíduos de quartzo suficientes para tornar esta abordagem de datação viável”, explica Michael Meyer, que tem trabalhado intensamente neste método de datação em vários contextos geológicos há mais de dez anos.

“A datação por OSL é uma técnica poderosa para determinar o passado geológico recente, mas raramente tem sido aplicada a sedimentos de cavernas por várias razões metodológicas. Como parte deste trabalho de investigação, conseguimos pela primeira vez datar amostras de sedimentos de uma caverna usando OSL”, explica Meyer.

Os sedimentos analisados têm entre 20.000 e 17.000 anos e foram depositados na gruta no final da última era glaciar. Permaneceram intocados até hoje. “De certa forma, a gruta atuou como uma espécie de cápsula do tempo que preservou os sedimentos durante milhares de anos”, diz Wilcox.

Também foi encontrado pólen preservado nos sedimentos. “Isto prova indiretamente que podem ter existido refúgios biológicos sem gelo durante a extensão máxima da camada de gelo, nos quais as plantas podiam sobreviver mesmo em condições climáticas extremas”, explica Daniela Festi, que analisou os dados sobre o pólen.

Massas de gelo em fusão

O depósito de quartzo no meio de uma região calcária prova que os sedimentos devem ter sido transportados por longas distâncias até chegarem à gruta. É aqui que se estabelece a ligação com as alterações climáticas durante a última era glaciar: os sedimentos da gruta são testemunhos de fenómenos de degelo do manto de gelo da Cordilheira.

Este facto é extraordinariamente raro, uma vez que a grande maioria dos sedimentos transportados pela água de degelo do manto de gelo acaba no oceano. “Esta é a primeira evidência de eventos de derretimento em terra a partir deste manto de gelo”, diz Wilcox.

Efeito de cascata nas alterações climáticas

A investigação atual sobre os mecanismos e fatores das alterações climáticas antropogénicas identificou a circulação de revolvimento do Atlântico Norte (AMOC) como um potencial ponto de viragem para o sistema climático global.

Os dados paleoclimáticos mostram que fortes impulsos de água de fusão para o Atlântico Norte – conhecidos como eventos Heinrich – ocorreram repetidamente durante o último ciclo glaciar, perturbando significativamente o orçamento de calor da região e desencadeando consequências climáticas globais.

Provas recentes de sedimentos de cavernas no Alasca revelam que os eventos de água de fusão no Pacífico Nordeste – designados por eventos Siku – precederam os do Atlântico Norte.

“Este facto apoia a hipótese de que as alterações climáticas no Pacífico Nordeste foram um pré-requisito para as mudanças observadas no Atlântico Norte”, explica Wilcox.

É fundamental compreender a dinâmica espacial e temporal destes eventos de água de fusão e o seu impacto nos oceanos Atlântico e Pacífico. O aquecimento climático futuro pode levar a um aumento da entrada de água doce nestas bacias – especialmente no Atlântico Norte – o que pode levar os sistemas de circulação oceânica para além dos limites críticos.

O próximo passo é investigar outras grutas na região com arquivos de sedimentos comparáveis, a fim de reconstruir a dinâmica do manto de gelo durante a última idade do gelo de forma mais abrangente.

Esta investigação irá melhorar a nossa compreensão dos processos de entrada de água doce no passado e ajudar a antecipar o seu papel na formação dos sistemas oceânicos e climáticos em cenários de aquecimento futuros.