The JOIDES Resolution looks like a bizarre hybrid of an oil rig and a cargo ship. É, de facto, um navio de investigação que os cientistas oceânicos utilizam para desenterrar sedimentos do fundo do mar. Em 2003, numa viagem ao sudeste do Atlântico, os cientistas a bordo do JOIDES Resolution criaram um lanço particularmente marcante.
Tinham perfurado em sedimentos que se tinham formado no fundo do mar ao longo de milhões de anos. O sedimento mais antigo da perfuradora era branco. Tinha sido formado pelas conchas de carbonato de cálcio de organismos unicelulares – o mesmo tipo de material que compõe os penhascos brancos de Dover. Mas quando os cientistas examinaram o sedimento que se tinha formado há 55 milhões de anos, a cor mudou num piscar de olhos geológico.
“No meio deste sedimento branco, há este grande tampão de barro vermelho”, diz Andy Ridgwell, um cientista terrestre da Universidade de Bristol.
Em outras palavras, as vastas nuvens de criaturas descascadas nos oceanos profundos tinham praticamente desaparecido. Muitos cientistas agora concordam que esta mudança foi causada por uma queda drástica do nível de pH do oceano. A água do mar tornou-se tão corrosiva que se comeu das conchas, juntamente com outras espécies com carbonato de cálcio em seus corpos. Levou centenas de milhares de anos para que os oceanos se recuperassem desta crise, e para que o fundo do mar voltasse do vermelho para o branco.
A argila que a tripulação da Resolução JOIDES dragou pode ser um sinistro aviso do que o futuro tem reservado. Ao vomitar dióxido de carbono no ar, estamos agora mais uma vez tornando os oceanos mais ácidos.
O armazenamento de CO2 nos oceanos tem um custo íngreme: muda a química da água do mar.
Hoje, Ridgwell e Daniela Schmidt, também da Universidade de Bristol, estão publicando um estudo na revista Natural Geoscience, comparando o que aconteceu nos oceanos há 55 milhões de anos com o que os oceanos estão experimentando hoje. Sua pesquisa apóia o que outros pesquisadores há muito suspeitam: A acidificação do oceano hoje é maior e mais rápida do que qualquer coisa que os geólogos podem encontrar no registro fóssil nos últimos 65 milhões de anos. De fato, sua velocidade e força – Ridgwell estima que a acidificação oceânica atual está ocorrendo a dez vezes a taxa que precedeu a extinção em massa há 55 milhões de anos – pode significar a perdição de muitas espécies marinhas, particularmente as que vivem no oceano profundo.
“Este é um evento geológico quase sem precedentes”, diz Ridgwell.
Quando nós humanos queimamos combustíveis fósseis, bombeamos dióxido de carbono para a atmosfera, onde o gás aprisiona o calor. Mas muito desse dióxido de carbono não fica no ar. Em vez disso, ele é sugado para os oceanos. Se não fosse pelos oceanos, os cientistas climáticos acreditam que o planeta seria muito mais quente do que é hoje. Mesmo com a absorção massiva de CO2 pelos oceanos, a última década ainda foi a mais quente desde o início da manutenção de registros modernos. Mas o armazenamento de dióxido de carbono nos oceanos pode ter um custo íngreme: muda a química da água do mar.
Na superfície do oceano, a água do mar normalmente tem um pH de cerca de 8 a 8,3 unidades de pH. Para comparação, o pH da água pura é 7, e o ácido estomacal é cerca de 2. O nível de pH de um líquido é determinado pela quantidade de átomos de hidrogênio com carga positiva que flutuam em torno dele. Quanto mais iões de hidrogénio, mais baixo é o pH. Quando o dióxido de carbono entra no oceano, ele baixa o pH ao reagir com a água.
O dióxido de carbono que temos colocado na atmosfera desde a Revolução Industrial baixou o nível de pH do oceano em 0,1. Isso pode parecer minúsculo, mas não é. A escala de pH é logarítmica, o que significa que há 10 vezes mais íons de hidrogênio em um líquido de pH 5 do que um de pH 6, e 100 vezes mais do que pH 7. Como resultado, uma queda de apenas 0,1 unidades de pH significa que a concentração de íons de hidrogênio no oceano subiu cerca de 30 por cento nos últimos dois séculos.
Para ver como a acidificação oceânica vai afectar a vida no oceano, os cientistas fizeram experiências de laboratório nas quais criaram organismos a diferentes níveis de pH. Os resultados têm sido preocupantes – particularmente para espécies que constroem esqueletos a partir do carbonato de cálcio, tais como corais e organismos semelhantes à ameba chamados foraminíferos. O hidrogénio extra em água do mar de baixo pH reage com carbonato de cálcio, transformando-o em outros compostos que os animais não podem utilizar para construir as suas conchas.
Estes resultados são preocupantes, não só para as espécies específicas que os cientistas estudam, mas também para os ecossistemas em que vivem. Algumas destas espécies vulneráveis são cruciais para ecossistemas inteiros no oceano. Pequenos organismos de construção de conchas são alimento para invertebrados, como moluscos e pequenos peixes, que por sua vez são alimento para predadores maiores. Os recifes de coral criam uma floresta tropical subaquática, que abriga um quarto da biodiversidade do oceano.
Mas por si só, experimentos de laboratório que duram alguns dias ou semanas podem não dizer aos cientistas como a acidificação oceânica afetará todo o planeta. “Não é óbvio o que isso significa no mundo real”, diz Ridgwell.
Uma forma de obter mais informações é olhar para a história dos próprios oceanos, que é o que Ridgwell e Schmidt fizeram em seu novo estudo. À primeira vista, essa história pode sugerir que não temos nada com que nos preocupar. Há cem milhões de anos, havia mais de cinco vezes mais dióxido de carbono na atmosfera e o oceano tinha .8 unidades de pH mais baixo. No entanto, havia muito carbonato de cálcio para os foraminíferos e outras espécies. Foi durante este período, de facto, que os organismos marinhos construtores de conchas produziram as formações calcárias que acabariam por se tornar os Penhascos Brancos de Dover.
Mas há uma diferença crucial entre a Terra de há 100 milhões de anos atrás e a de hoje. Naquela época, as concentrações de dióxido de carbono mudaram muito lentamente ao longo de milhões de anos. Essas mudanças lentas desencadearam outras mudanças lentas na química da Terra. Por exemplo, à medida que o planeta se aqueceu com mais dióxido de carbono, o aumento das chuvas trouxe mais minerais das montanhas para o oceano, onde eles poderiam alterar a química da água do mar. Mesmo com pH baixo, o oceano contém carbonato de cálcio dissolvido suficiente para os corais e outras espécies sobreviverem.
Hoje, no entanto, estamos inundando a atmosfera com dióxido de carbono a uma taxa raramente vista na história do nosso planeta. Os feedbacks meteorológicos do planeta não serão capazes de compensar a queda repentina do pH por centenas de milhares de anos.
Os cientistas têm vasculhado o registro fóssil por períodos da história que podem oferecer pistas de como o planeta irá responder ao choque de carbono atual. Eles descobriram que, há 55 milhões de anos, a Terra passou por uma mudança semelhante. Lee Kump da Penn State e seus colegas estimaram que cerca de 6,8 trilhões de toneladas de carbono entraram na atmosfera da Terra durante cerca de 10.000 anos.
Ninguém pode dizer com certeza o que desencadeou todo aquele carbono, mas parece ter tido um efeito drástico sobre o clima. As temperaturas subiram entre 5 e 9 graus Celsius (9 a 16 Fahrenheit). Muitas espécies de águas profundas se extinguiram, possivelmente como o pH do oceano profundo se tornou muito baixo para que sobrevivessem.
Mas esta antiga catástrofe (conhecida como o máximo térmico Paleoceno-Eoceno, ou PETM) não foi uma prequela perfeita para o que está acontecendo na Terra hoje. A temperatura estava mais quente antes da bomba de carbono explodir, e o pH dos oceanos estava mais baixo. O arranjo dos continentes também era diferente. Os ventos sopraram em diferentes padrões como resultado, conduzindo os oceanos em diferentes direções.
Todos estes factores fazem uma grande diferença no efeito da acidificação dos oceanos. Por exemplo, o efeito que o baixo pH tem sobre os organismos de construção do esqueleto depende da pressão e temperatura do oceano. Abaixo de uma certa profundidade no oceano, a água torna-se tão fria e a pressão tão alta que não há mais carbonato de cálcio para os organismos construtores de conchas. Esse limiar é conhecido como o horizonte de saturação.
A nossa civilização alimentada por carbono está a afectar a vida em todo o lado na Terra – mesmo nas profundezas da água.
Para fazer uma comparação significativa entre o PETM e hoje, Ridgwell e Schmidt construíram simulações em larga escala do oceano em ambos os pontos do tempo. Eles criaram uma versão virtual da Terra há 55 milhões de anos atrás e deixaram a simulação correr até que ela atingisse um estado estável. O nível de pH do oceano simulado deles caiu dentro da faixa de estimativas do pH do oceano real 55 milhões de anos atrás. Eles então construíram uma versão da Terra moderna, com os arranjos atuais dos continentes, temperatura média, e outras variáveis. Eles deixaram o mundo moderno alcançar um estado estável e então verificaram o pH do oceano. Mais uma vez, ele correspondeu ao pH real encontrado hoje nos oceanos.
Ridgwell e Schmidt então sacudiram os dois oceanos simulados com injeções maciças de dióxido de carbono. Eles adicionaram 6,8 trilhões de toneladas de carbono durante 10.000 anos ao seu mundo PETM. Usando projeções conservadoras das futuras emissões de carbono, eles adicionaram 2,1 trilhões de toneladas de carbono ao longo de apenas alguns séculos ao seu mundo moderno. Ridgwell e Schmidt usaram então o modelo para estimar a facilidade com que o carbonato se dissolveria em diferentes profundidades do oceano.
Os resultados foram surpreendentemente diferentes. Ridgwell e Schmidt descobriram que a acidificação oceânica está acontecendo cerca de dez vezes mais rápido hoje do que há 55 milhões de anos. E enquanto o horizonte de saturação subiu para 1.500 metros há 55 milhões de anos, ele vai atingir em média 550 metros até 2150, segundo o modelo.
O PETM foi poderoso o suficiente para desencadear extinções generalizadas nos oceanos profundos. As mudanças maiores e mais rápidas de hoje no oceano podem muito bem trazer uma nova onda de extinções. Paleontólogos não encontraram sinais de grandes extinções de corais ou outras espécies à base de carbonato nas águas superficiais ao redor do PETM. Mas como a acidificação oceânica de hoje é muito mais forte, ela pode afetar a vida em águas rasas também. “Não podemos dizer coisas com certeza sobre os impactos nos ecossistemas, mas há muitos motivos de preocupação”, diz Ridgwell.
Ellen Thomas, paleoceanógrafa da Universidade de Yale, diz que o novo artigo “é altamente significativo para nossas idéias sobre acidificação oceânica”. Mas ela aponta que a vida no oceano foi fustigada por mais do que apenas um pH em queda. “Não estou convencida de que seja a resposta completa”, diz ela. A temperatura do oceano subiu e os níveis de oxigénio desceram. Juntas, todas essas mudanças tiveram efeitos complexos na biologia do oceano 55 milhões de anos atrás. Os cientistas agora têm que determinar que tipo de efeito combinado eles terão no oceano no futuro.
Nossa civilização alimentada por carbono está afetando a vida em todos os lugares da Terra, de acordo com o trabalho de cientistas como Ridgwell – mesmo a vida que habita milhares de metros debaixo d’água. “O alcance das nossas acções pode realmente ser bastante global”, diz Ridgwell. É inteiramente possível que os sedimentos oceânicos que se formam nos próximos séculos mudem do branco do carbonato de cálcio de volta para a argila vermelha, à medida que a acidificação dos oceanos extermina os ecossistemas do mar profundo.
“Isto dará às pessoas centenas de milhões de anos a partir de agora algo para identificar a nossa civilização”, diz Ridgwell.