As mudanças climáticas sempre foram consideradas um fenômeno relativamente moderno, causado principalmente pelas emissões massivas de gases de efeito estufa, como metano e CO2, na atmosfera, pela ação humana desde a Revolução Industrial. No entanto, o que você pensaria se eu lhe dissesse que outras mudanças climáticas ocorreram ao longo dos bilhões de anos desde a formação da Terra?
A atmosfera da Terra nem sempre foi a mesma que é hoje. Ela passou por muitas composições diferentes. Qual é a pré-história das mudanças climáticas ? Nesse contexto, também é importante considerar como as mudanças climáticas atuais estão influenciando nosso planeta.
Quando o metano regulou o clima
Há cerca de 2.300 bilhões de anos, estranhos microrganismos deram nova vida ao então "jovem" planeta Terra. Eram cianobactérias, que preencheram o planeta com ar. No entanto, acredita-se que, muito antes disso, outro grupo de organismos unicelulares povoou o planeta e pode tê-lo tornado habitável. Estamos falando dos metanogênicos.
Os metanogênicos são organismos unicelulares que só conseguem sobreviver em ambientes sem oxigênio e sintetizam metano como um produto residual durante seu metabolismo. Atualmente, os metanogênicos são encontrados apenas em locais como os intestinos de ruminantes, o fundo de sedimentos e outros locais com pouco oxigênio no planeta.
molécula de metano
Como sabemos, o metano é um gás de efeito estufa que retém 23 vezes mais calor do que o dióxido de carbono, o que levou à hipótese de que os metanogênicos dominaram a atmosfera durante os primeiros dois bilhões de anos da história da Terra. O metano produzido por esses organismos causou um efeito estufa com enormes repercussões no clima do planeta. Esse fenômeno nos leva a considerar como as mudanças climáticas evoluíram ao longo do tempo.
Hoje, o metano persiste na atmosfera por apenas cerca de 10 anos devido à presença de oxigênio. No entanto, se a atmosfera da Terra não tivesse moléculas de oxigênio, o metano poderia persistir por cerca de 10.000 anos. Naquela época, a luz solar não era tão intensa quanto é agora, então a quantidade de radiação que atingia a superfície da Terra e, portanto, aquecia o planeta, era muito menor. Consequentemente, para elevar a temperatura do planeta e criar um ambiente habitável, o metano era necessário para reter o calor.
Efeito estufa de uma atmosfera primitiva
Quando a Terra foi formada há cerca de 4.600 bilhões de anos, o Sol emitia uma luminosidade equivalente a 70% do que faz hoje. É por isso que, antes da primeira era do gelo (cerca de 2.300 bilhões de anos atrás), a atmosfera era totalmente dependente do efeito estufa.
Especialistas em mudanças climáticas antes consideravam a amônia o gás de efeito estufa responsável por reter o calor na atmosfera primitiva, por ser um potente gás de efeito estufa. No entanto, na ausência de oxigênio atmosférico, a radiação ultravioleta do sol destruiu rapidamente a amônia, fazendo com que o metano se tornasse o principal gás de efeito estufa. Esse processo é semelhante ao que está acontecendo em cidades ameaçadas pelo aquecimento global.
Além da contribuição do calor atmosférico e do efeito estufa, também temos o CO2. Naquela época, sua concentração era muito menor , razão pela qual não poderia ter sido a causa do efeito estufa. O CO2 era emitido para a atmosfera apenas naturalmente, através de vulcões.
Vulcões emitiram CO2 e hidrogênio
O papel do metano e da névoa que resfriou o planeta
O papel do metano na regulação do clima primitivo começou há cerca de 3.500 bilhões de anos, quando os metanogênicos sintetizaram o gás metano como um resíduo nos oceanos. Esse gás reteve o calor do Sol em uma ampla região do espectro eletromagnético. Ele também permitiu a passagem da radiação ultravioleta, e esses fatores, combinados com o CO2 já existente, ajudaram a manter uma temperatura habitável no planeta.
Os metanogênicos prosperaram em temperaturas mais altas. Com o aumento das temperaturas, o ciclo da água também se intensificou, acelerando a erosão das rochas. Esse processo de erosão remove o CO2 da atmosfera, levando eventualmente a uma convergência das concentrações de metano e CO2.
A composição química da atmosfera fez com que as moléculas de metano polimerizassem (formassem cadeias de moléculas de metano ligadas entre si) e criassem hidrocarbonetos complexos. Esses hidrocarbonetos se condensaram em partículas que, em grandes altitudes, formaram uma névoa alaranjada. Essa nuvem de poeira orgânica contrabalançou o efeito estufa, absorvendo a luz visível da radiação solar incidente e reemitindo-a de volta para o espaço. Dessa forma, reduziu a quantidade de calor que atingia a superfície do planeta e contribuiu para o resfriamento do clima e a desaceleração da produção de metano.
Metanógenos termofílicos
Os metanogênicos termofílicos são aqueles que sobrevivem em faixas de temperatura relativamente altas. Portanto, quando o smog de hidrocarbonetos se formou, com o resfriamento e a queda das temperaturas globais, os metanogênicos termofílicos não conseguiram sobreviver a essas condições. Com um clima mais frio e uma população decrescente de metanogênicos termofílicos, as condições do planeta mudaram. Essa mudança é importante para entendermos o efeito das mudanças climáticas na vida vegetal.
A atmosfera só poderia ter sustentado concentrações tão elevadas de metano se o metano tivesse sido gerado em taxas comparáveis às de hoje . No entanto, os metanogênicos não geravam tanto metano quanto os humanos geram por meio de nossas atividades industriais.
Metanógenos termofílicos
Os metanogênicos se alimentam principalmente de hidrogênio e CO2, gerando metano como subproduto. Outros consomem acetato e vários outros compostos resultantes da decomposição anaeróbica da matéria orgânica. É por isso que, hoje, os metanogênicos só prosperam no estômago de ruminantes, no lodo sob arrozais alagados e em outros ambientes anóxicos. Mas, como a atmosfera primitiva era carente de oxigênio, todo o hidrogênio emitido pelos vulcões era armazenado nos oceanos e utilizado pelos metanogênicos, já que não havia oxigênio disponível para a formação de água.
Névoa do efeito "anti-estufa"
Devido a esse ciclo de retroalimentação positiva (temperatura mais alta, mais metanogênicos, mais metano, mais calor, mais temperatura…), o planeta se transformou de uma estufa tão escaldante que apenas microrganismos termofílicos conseguiram se adaptar a esse novo ambiente. No entanto, como mencionei anteriormente, uma névoa formada por hidrocarbonetos desviou a radiação ultravioleta incidente, resfriando o clima . Isso diminuiu a produção de metano e as temperaturas e a composição atmosférica começaram a se estabilizar.
Se compararmos a névoa com a de Titã, a maior lua de Saturno, veremos que ela também possui a mesma cor laranja característica, correspondente à densa camada de partículas de hidrocarbonetos que se forma quando o metano reage com a luz solar. No entanto, essa camada de hidrocarbonetos faz com que a temperatura da superfície de Titã seja de -179 graus Celsius. Essa atmosfera é mais fria do que a Terra jamais foi em toda a sua história.
Se a nuvem de hidrocarbonetos da Terra tivesse atingido a densidade que a de Titã, teria desviado a luz solar o suficiente para neutralizar o poderoso efeito estufa do metano. Toda a superfície do planeta teria congelado, matando todos os metanógenos. A diferença entre Titã e a Terra é que esta lua de Saturno não tem CO2 nem água, então o metano evapora facilmente.
Titan, o maior satélite de Saturno
O fim da era do metano
A névoa formada pelo metano não durou para sempre. Três eras glaciais ocorreram desde o Proterozoico, e o metano pode oferecer alguma explicação para esses eventos. Nesse contexto, algumas teorias sugerem que o aquecimento global pode ter influenciado essas mudanças.
A primeira glaciação é chamada de glaciação Huroniana , e sob as rochas mais antigas encontradas em seus depósitos glaciais estão detritos de uraninita e pirita, dois minerais que indicam um nível muito baixo de oxigênio atmosférico. No entanto, acima das camadas glaciais, observa-se um arenito avermelhado contendo hematita, um mineral que se forma em ambientes ricos em oxigênio. Tudo isso indica que a glaciação Huroniana ocorreu precisamente quando os níveis de oxigênio atmosférico começaram a subir acentuadamente pela primeira vez.
Nesse novo ambiente cada vez mais rico em oxigênio, metanógenos e outros organismos anaeróbios que outrora dominaram o planeta, gradualmente desapareceram ou foram vistos cada vez mais confinados a habitats mais restritos. Na verdade, a concentração de metano teria permanecido a mesma ou mais alta do que é hoje, se os níveis de oxigênio tivessem sido mantidos mais baixos.
Isso explica por que, durante o Éon Proterozoico, não houve eras glaciais na Terra por quase 1.500 bilhão de anos , embora o Sol ainda estivesse bastante fraco. Especula-se que um segundo aumento no oxigênio atmosférico, ou no sulfato dissolvido, também possa ter desencadeado as eras glaciais, reduzindo o efeito protetor do metano.
Como você pode ver, a atmosfera da Terra nem sempre foi como é hoje. Era desprovido de oxigênio (molécula de que hoje precisamos para viver) e onde o metano regulava o clima e dominava o planeta. Além disso, após as eras glaciais, a concentração de oxigênio aumentou até se tornar estável e igual à atual, enquanto o metano foi reduzido a locais mais restritos. Atualmente, a concentração de metano está aumentando devido às emissões das atividades humanas e contribui para o efeito estufa e as mudanças climáticas atuais.
