O gelo na Antártida começou a formar-se há 34 milhões de anos, com o Ártico a manter-se livre de gelo durante mais cerca de 30 milhões de anos. Um novo estudo aponta o levantamento continental na parte inferior da placa Antártica como a causa desta assimetria.
A Antártida Oriental alberga a maior camada de gelo da Terra, contendo água suficiente para elevar o nível global do mar em 52 metros, caso derretesse por completo. No entanto, como e porquê se formou esta camada de gelo intriga os cientistas há décadas.
Na verdade, existem dois mistérios interligados. Em primeiro lugar, a Antártida esteve coberta de gelo há cerca de 34 milhões de anos – um período conhecido como transição Eoceno-Oligoceno – enquanto a região do Ártico permaneceu praticamente sem gelo durante mais 25 milhões de anos, aproximadamente.
Os níveis de dióxido de carbono na atmosfera estavam a descer drasticamente na altura e desempenharam um papel importante na descida das temperaturas. Mas se este fosse o único factor por detrás da transição, ambos os pólos deveriam ter arrefecido juntos. O que não aconteceu.
Isto significa que provavelmente algo mais estava a dar à Antártida uma vantagem inicial.
O segundo mistério é que as temperaturas da superfície do mar no Oceano Antártico permaneceram inesperadamente quentes durante cerca de 10 milhões de anos após a formação da camada de gelo da Antártida Oriental. Isto não é o que esperaríamos ver se a camada de gelo se tivesse formado puramente em resposta ao arrefecimento global, caso em que os oceanos circundantes também deveriam ter arrefecido consideravelmente.
Um novo estudo publicado na revista Science da autoria de Thomas Gernon aponta para uma resposta enterrada nas profundezas das camadas de gelo: as montanhas da Antártida e as forças geológicas de movimento lento que as construíram.
Um continente em movimento
Esta história começa há cerca de 170 milhões de anos, quando a Antártida e a África estavam unidas pela última vez como parte do supercontinente Gondwana. A sua separação lançou a Antártida numa trajetória em direção ao Pólo Sul – e esta rutura maciça desencadeou também uma série de acontecimentos muito abaixo da superfície.
Quando os continentes se separam, material quente do manto terrestre sobe por baixo deles, arrefece e afunda. Este movimento giratório destabiliza a base do continente vizinho, desencadeando uma série de instabilidades semelhantes a lâmpadas de lava que removem pedaços das suas raízes profundas, um a um.
Estas perturbações, denominadas “ondas do manto”, varrem o subsolo dos continentes ao longo de milhões de anos, percorrendo mais de 1000 quilómetros enquanto ondulam através da rocha quente e viscosa sob a massa continental.
A equipa de investigação descobriu esse fenómeno há alguns anos. Em dois artigos publicados na revista Nature, reuniram várias linhas de evidência independentes que apontavam para a mesma conclusão: as ondas do manto podem desencadear erupções vulcânicas diamantíferas – explosões violentas que lançam magma das profundezas dos continentes, a mais de 150 quilómetros abaixo da superfície.
Os autores verificaram também que estas ondas do manto podem gerar pulsos inexplicáveis de elevação do solo, muito para além das zonas de rift onde o continente se rompeu originalmente.
Utilizando modelos computacionais que simulam como as paisagens evoluem ao longo de dezenas de milhões de anos, rastrearam agora o efeito que estas ondas podem ter tido na Antártida Oriental. Perto da costa, o rifte formou uma imponente estrutura semelhante a um penhasco, chamada escarpa, com mais de dois quilómetros de altura.
A centenas de quilómetros da costa, a onda de manto removeu rochas das profundezas do continente. Como um balão de ar quente a subir após ter descartado o seu lastro, a terra acima elevou-se lentamente, criando um vasto planalto e desencadeando uma onda de erosão por toda a paisagem.
A elevação não se ficou por aí. Continuou a migrar para o interior, demorando aproximadamente 100 milhões de anos a atingir as montanhas Gamburtsev, a mais de 1500 km da costa. Esta cordilheira está agora soterrada sob 3 km ou mais de gelo.
A altitude é extremamente importante para o gelo. A temperatura do ar desce cerca de 1°C por cada 100 metros de altitude, pelo que mesmo uma elevação adicional modesta pode fazer com que uma cordilheira passe de perder a sua neve a cada verão para a manter durante todo o ano.
Até há cerca de 50 milhões de anos, a maior parte das montanhas Gamburtsev estava abaixo dos 1,5 km, demasiado baixa para que muita neve sobrevivesse ao verão. Mas os modelos mostram que, por volta dessa altura, a onda de elevação (ver vídeo acima) atingiu esta região montanhosa e empurrou grande parte da cordilheira acima dos 2 km. A esta altitude, a neve e o gelo puderam persistir e começar a acumular-se.
De acordo com os cálculos, há cerca de 45 milhões de anos, uma área suficiente da Antártida Oriental tinha ultrapassado este limiar para que os glaciares de montanha se estabelecessem e começassem a espalhar-se.
Segundo outra linha da nova análise, a camada de gelo começou a formar-se precisamente nessa altura. Na altura da glaciação continental, as temperaturas globais tinham descido de um pico de cerca de 30 °C, há 50 milhões de anos, para perto dos 20 °C.
Uma vez formados os glaciares nas terras altas, dois ciclos de retroalimentação entraram em ação. Em primeiro lugar, o gelo e a neve refletem muito mais luz solar do que a rocha exposta, pelo que, à medida que a camada de gelo crescia, arrefecia ainda mais a região circundante. A modelação sugere que isto, por si só, reduziu as temperaturas globais em cerca de 1 °C.
Em segundo lugar, à medida que o ar sobre a Antártida arrefecia, retinha menos vapor de água, que é um potente gás com efeito de estufa. O ar mais seco significava uma camada isolante mais fraca sobre a região, permitindo que as temperaturas descessem ainda mais.
Em conjunto, estes ciclos de feedback permitiram que a camada de gelo se expandisse desde os seus redutos nas montanhas até à costa, acabando por se fundir na camada de gelo única que vemos hoje.
Crucialmente, o arrefecimento global de aproximadamente 1°C não foi suficiente para congelar o Ártico, uma vez que as massas de terra do hemisfério norte não tinham a altitude necessária para ultrapassar este limite. Seriam necessários mais 25 milhões de anos, ou mais, e níveis de CO₂ e temperaturas globais muito mais baixos, para que também se pudessem formar grandes camadas de gelo nesta região.
A mudança de temperatura resultante da formação da camada de gelo também não foi suficiente para provocar uma descida brusca das temperaturas dos oceanos polares em redor da Antártida, conciliando ambos os mistérios que rodeiam a origem da sua camada de gelo.
Preparar o terreno para as eras glaciares
O novo trabalho mostra como a geologia prepara o terreno para as eras glaciares. A altitude do terreno determina se um determinado clima é suficientemente frio para a formação de gelo.
Este conceito é importante para outros eventos climáticos no passado da Terra. Se os processos nas profundezas da Terra podem condicionar uma paisagem para a formação de gelo muito antes de o clima arrefecer o suficiente para que as camadas de gelo se formem, também podem ter contribuído para as eras glaciares anteriores. Compreender o crescimento das antigas calotas polares também nos pode dar pistas sobre o futuro. O estudo mostra que as condições necessárias para a formação de uma calota polar continental são extraordinariamente específicas e levaram escalas de tempo geológico a consolidarem-se.
Quando as calotes polares derretem, no entanto, desaparecem muito mais rapidamente do que se formaram. E, uma vez perdidas, não podem simplesmente regenerar-se.