Quando a Groenlândia era verde:Solo antigo sob um quilômetro e meio de gelo oferece alertas para o futuro

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Cerca de 400 mil anos atrás, grande parte da Groenlândia não tinha gelo.A tundra raquítica se deleitava com os raios do Sol nas terras altas do noroeste da ilha.As evidências sugerem que um floresta de abetos árvores repletas de insetos cobriam a parte sul da Groenlândia.O nível global do mar era muito mais alto, entre 20 e 40 pés acima dos níveis atuais.Em todo o mundo, terras que hoje abrigam centenas de milhões de pessoas estavam submersas.

Os cientistas já sabiam há algum tempo que a camada de gelo da Groenlândia havia praticamente desaparecido em algum ponto do últimos milhões de anos, mas não exatamente quando.

Em um novo estudo no revista Ciência, determinamos a data, usando solo congelado extraído durante a Guerra Fria debaixo de uma seção de quase um quilômetro de espessura do manto de gelo da Groenlândia.

Uma breve análise das evidências por baixo da camada de gelo da Gronelândia e das lições que ela encerra.

O momento – cerca de 416 mil anos atrás, com condições praticamente sem gelo que duraram até 14 mil anos – é importante.Naquela época, a Terra e seus primeiros humanos estavam passando por um dos períodos interglaciais mais longos desde que os mantos de gelo cobriram pela primeira vez as altas latitudes, há 2,5 milhões de anos.

A duração, a magnitude e os efeitos desse aquecimento natural podem ajudar-nos a compreender a Terra que os humanos modernos estão agora a criar para o futuro.

Um mundo preservado sob o gelo

Em julho de 1966, cientistas americanos eOs engenheiros do Exército completaram um esforço de seis anos para perfurar o manto de gelo da Groenlândia.A perfuração ocorreu em Século do Acampamento, uma das bases militares mais incomuns – foi movido a energia nuclear e composto por uma série de túneis escavados na camada de gelo da Groenlândia.

O local de perfuração no noroeste da Groenlândia ficava a 220 quilômetros da costa e sustentava por 4.560 pés de gelo.Assim que chegaram ao fundo do gelo, a equipe continuou perfurando mais 3,6 metros no solo rochoso e congelado abaixo.

A man in a fur-lined coat removes a long ice core about as wide as his hand — George Linkletter, trabalhando para os EUALaboratório de Pesquisa e Engenharia de Regiões Frias do Corpo de Engenheiros do Exército examina um pedaço de núcleo de gelo na trincheira científica em Camp Century.A base foi fechada em 1967. NÓS.Fotografia do Exército

Em 1969, a análise do geofísico Willi Dansgaard do núcleo de gelo de Camp Century revelou pela primeira vez os detalhes de como o clima da Terra tinha mudou dramaticamente nos últimos 125.000 anos.Os longos períodos glaciais frios, quando o gelo se expandiu rapidamente, deram lugar a períodos interglaciais quentes, quando o gelo derreteu e o nível do mar subiu, inundando áreas costeiras em todo o mundo.

Durante quase 30 anos, os cientistas prestaram pouca atenção aos 3,6 metros de solo congelado do Camp Century.Um estudo analisou as pedras para entender a base rochosa abaixo do manto de gelo.Outro sugeriu de forma intrigante que o solo congelado evidência preservada de uma época mais quente do que hoje.Mas sem ter como datar o material, poucas pessoas prestaram atenção a esses estudos.Na década de 1990, o núcleo congelado do solo desapareceu.

Há vários anos, os nossos colegas dinamarqueses encontraram o solo perdido enterrado no fundo de um congelador de Copenhaga e constituímos um grupo equipe internacional para analisar este arquivo climático congelado único.

Na amostra superior, encontramos perfeitamente preservados plantas fósseis – prova positiva de que a terra muito abaixo de Camp Century não tinha gelo há algum tempo no passado – mas quando?

Two microscope images show tiny plant fossils. One a moss stem and the other a sedge seed. — Fósseis requintadamente preservados de musgo com mais de 400.000 anos de idade, à esquerda, e uma semente de junco à direita, encontrada no núcleo do solo sob o manto de gelo da Groenlândia, ajudam a contar a história do que viveu lá quando o gelo desapareceu . Halley Mastro/Universidade de Vermont

Namorando rochas antigas, galhos e sujeira

Usando amostras cortadas do centro do núcleo de sedimentos e preparadas e analisadas no escuro para que o material retenha uma memória precisa da sua última exposição à luz solar, sabemos agora que a camada de gelo que cobre o noroeste da Gronelândia – hoje com quase um quilómetro de espessura – desapareceu durante o prolongado período quente natural conhecido pelos cientistas do clima como SIM 11, entre 424.000 e 374.000 anos atrás.

A composite photograph of the sediment core showing the luminescence sample used to determine when Greenland was last ice-free beneath Camp Century. — A amostra superior do núcleo de sedimentos subgelo Camp Century conta a história do desaparecimento do gelo e da vida na tundra na Groenlândia há 416 mil anos. Andrew Christ/Universidade de Vermont

Para determinar com mais precisão quando a camada de gelo derreteu um de nós Tammy Rittenour, usaram uma técnica conhecida como datação por luminescência.

Com o tempo, os minerais acumulam energia à medida que elementos radioativos como urânio, tório e potássio decaem e liberam radiação.Quanto mais tempo o sedimento fica enterrado, mais radiação se acumula na forma de elétrons presos.

No laboratório, instrumentos especializados medem pequenos pedaços de energia, liberados como luz desses minerais.Esse sinal pode ser usado para calcular quanto tempo os grãos ficaram enterrados, já que a última exposição ao sol teria liberado a energia aprisionada.

Como funciona a luminescência opticamente estimulada.

Laboratório de Paul Bierman da Universidade de Vermont datou a última vez que a amostra esteve perto da superfície de uma maneira diferente, usando raros isótopos radioativos de alumínio e berílio.

Esses isótopos se formam quando raios cósmicos, originados de longe do nosso sistema solar, atingem as rochas da Terra.Cada isótopo tem uma meia-vida diferente, o que significa que decai em taxas diferentes quando enterrado.

Ao medir ambos os isótopos na mesma amostra, o geólogo glacial Desenhou Cristo foi capaz de determinar que o derretimento do gelo expôs os sedimentos na superfície da terra por menos de 14.000 anos.

Modelos de mantos de gelo executados por Benjamin Keisling, incorporando agora o nosso novo conhecimento de que Camp Century não tinha gelo há 416 mil anos, mostram que a camada de gelo da Gronelândia deve ter diminuído significativamente nessa altura.

Model results show possible extents of a shrunken Greenland Ice Sheet when Camp Century was ice free 416,000 years ago. — Os resultados do modelo mostram possíveis extensões de uma camada de gelo encolhida da Groenlândia quando Camp Century estava livre de gelo, há 416 mil anos.SLE é o equivalente ao nível do mar do gelo derretido em metros. Reimpresso com permissão de AJ Christ et al., Science 381:6655 (2023)

No mínimo, a borda do gelo recuou dezenas a centenas de quilómetros em torno de grande parte da ilha durante esse período.A água desse gelo derretido elevou o nível global do mar em pelo menos 1,5 metro e talvez até 6 metros em comparação com hoje.

Avisos para o futuro

O antigo solo congelado sob o manto de gelo da Groenlândia alerta para problemas futuros.

Durante o interglacial MIS 11, a Terra estava quente e os mantos de gelo estavam restritos às altas latitudes, muito parecido com hoje. Níveis de dióxido de carbono na atmosfera permaneceu entre 265 e 280 partes por milhão por cerca de 30.000 anos.O MIS 11 durou mais do que a maioria dos períodos interglaciais devido ao impacto do formato da órbita da Terra em torno do Sol na radiação solar que atinge o Ártico.Ao longo destes 30 milénios, esse nível de dióxido de carbono desencadeou um aquecimento suficiente para derreter grande parte do gelo da Gronelândia.

Hoje, a nossa atmosfera contém 1,5 vezes mais dióxido de carbono do que no MIS 11, cerca de 420 partes por milhão, uma concentração que tem aumentado a cada ano.O dióxido de carbono retém o calor, aquecendo o planeta.Uma quantidade excessiva na atmosfera aumenta a temperatura global, como o mundo está vendo agora.

Ao longo da última década, à medida que as emissões de gases com efeito de estufa continuaram a aumentar, os seres humanos viveram os oito anos mais quentes de que há registo.Julho de 2023 viu o semana mais quente já registrada, com base em dados preliminares.Tanto calor derrete mantos de gelo, e a perda de gelo aquece ainda mais o planeta à medida que a rocha escura absorve a luz solar que o gelo e a neve brancos e brilhantes antes refletiam.

Meltwater pours over the Greenland ice sheet in a meandering channel. — À meia-noite de julho, a água do degelo derrama-se sobre o manto de gelo da Groenlândia em um canal sinuoso. Paul Bierman

Mesmo que todos parassem de queimar combustíveis fósseis amanhã, os níveis de dióxido de carbono na atmosfera permanecer elevado por milhares a dezenas de milhares de anos.Isso porque leva muito tempo para que o dióxido de carbono chegue aos solos, às plantas, aos oceanos e às rochas.Estamos a criar condições propícias a um período de calor muito longo, tal como o MIS 11.

A menos que as pessoas reduzam drasticamente a concentração de dióxido de carbono na atmosfera, as evidências que encontramos do passado da Gronelândia sugerem um futuro praticamente livre de gelo para a ilha.

Tudo o que pudermos fazer para reduzir as emissões de carbono e sequestrar carbono que já está na atmosfera aumentará as chances de que mais gelo da Groenlândia sobreviva.

A alternativa é um mundo que poderia ser muito parecido com o MIS 11 – ou ainda mais extremo:uma Terra quente, redução das camadas de gelo, aumento do nível do mar e ondas rolando sobre Miami, Mumbai, Índia e Veneza, Itália.

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