O que é Paleoclimatologia?
Assim como você pode ocasionalmente atualizar seu guarda-roupa e penteado, a superfície da nossa Terra passou por algumas revisões bastante drásticas durante sua vida útil. Aproximadamente 600 milhões de anos atrás, nosso planeta era uma bola gigante de neve e gelo, coberta de geada com mais de um quilômetro de espessura, desde os pólos até o equador.
Durante a época dos dinossauros, cerca de 120 milhões de anos atrás, uma multidão de vulcões em erupção despejou gases de efeito estufa na atmosfera, criando uma floresta tropical quente e úmida. Este foi um dos períodos mais quentes da história da Terra.
Obviamente, porém, não havia humanos por perto para ver isso. Então, como sabemos que todas essas mudanças realmente aconteceram? Paleoclimatologia é o estudo das mudanças no clima da Terra ao longo da história do nosso planeta. Os paleoclimatologistas têm vários meios de medir as mudanças no clima, incluindo a coleta de amostras de gelo, observação de formas glaciais remanescentes de terra, levantamento de sedimentos no fundo do oceano e estudo de fósseis de vegetação antiga.
Amostras de núcleo de gelo
Amostras de gelo são cilindros de gelo retirados de uma geleira. A neve anual se acumula na superfície da geleira, enterrando as camadas abaixo. À medida que a neve se transforma em gelo, bolhas de ar ficam presas, preservando amostras da atmosfera terrestre em seu interior.
Os cientistas perfuram as geleiras, removendo partes para estudo. Isso lhes permite dar uma olhada em como era nossa atmosfera há muitos milhares de anos. As amostras de gelo mais antigas que coletamos até agora contêm gelo que data de 800.000 anos atrás.
Amostras de gelo permitem aos paleoclimatologistas medir o clima da Terra de duas maneiras. Primeiro, amostras presas da atmosfera permitem aos cientistas medir a concentração de gases de efeito estufa. Maiores concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera levam a temperaturas mais altas na superfície do planeta.
Em segundo lugar, os cientistas podem comparar esta informação com outra vara de medida contida no gelo. Isótopos são variações de um átomo que tem um peso atômico diferente do da forma primária. Por exemplo, 99% dos átomos de oxigênio têm um peso atômico de 16 unidades de massa atômica (O ^ 16) - esse é o peso que você verá representado na tabela periódica. No entanto, conhecemos muitas outras versões de oxigênio, desde O ^ 12 a O ^ 24.
O isótopo pesado de oxigênio O ^ 18 é encontrado em moléculas de água líquida em concentrações mais altas quando a temperatura está mais fria. Sabendo disso, os cientistas podem estimar as temperaturas anteriores com base na quantidade de O ^ 18 encontrada no gelo da geleira.
Formas terrestres glaciais remanescentes
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Como você deve ter notado no gráfico anterior, a Terra passou por várias eras glaciais, também conhecidas como glaciações ou idades do gelo. Podemos encontrar evidências para esses períodos de tempo em amostras de gelo. No entanto, também há indícios dessas eras glaciais visíveis a olho nu. Formas de terras glaciais remanescentes são características geológicas criadas pelo movimento das geleiras, ou grandes camadas de gelo. O Parque Nacional de Yosemite, na Califórnia, é famoso por suas vistas deslumbrantes criadas pelo fluxo e refluxo das geleiras.
À medida que as geleiras se expandem, o peso crescente do gelo e da neve sofre erosão, esmaga e corta as montanhas, encostas e leitos rochosos circundantes. Esta ação cria formas de relevo como rochas arrancadas, vales em forma de U e arestas. Esta animação mostra como, à medida que a geleira se move, ela esbarra ou corta a superfície da Terra. Ele também arranca rochas soltas, prendendo as rochas e pedregulhos e transportando-os para longe de seu ponto de origem. À medida que as geleiras recuam, elas deixam para trás suas rochas e seixos acumulados, criando formas de terra como drumlins, moreias e kames.
Sedimento do fundo do oceano
Semelhante a como os paleoclimatologistas usam amostras de geleiras para olhar para o passado, eles também retiram núcleos perfurados do fundo do oceano. Todos os dias, poeira, sujeira e restos de plantas e animais caem no fundo do oceano. Os esqueletos das plantas e animais falecidos se acomodam no fundo do oceano, apenas para serem cobertos por mais poeira, sujeira e esqueletos. Com o tempo, esses depósitos oceânicos se acumulam, criando um registro das plantas e animais que viveram na área. Explorar essas camadas dá aos cientistas um vislumbre da vida e do clima de uma região que remonta a 170 milhões de anos.
Um dos fósseis mais úteis encontrados nesses núcleos de sedimentos são os foraminíferos , um plâncton microscópico encontrado em todos os ecossistemas marinhos. Uma espécie de foraminíferos só é encontrada em ambientes árticos. A descoberta dessa espécie de água fria é um indício de que o clima daquela região já foi muito mais frio, até glacial. Os cientistas podem então datar esses fósseis, criando uma linha do tempo de quando a zona do oceano experimentou glaciações.
Além disso, os depósitos oceânicos fornecem evidências da biodiversidade, ou a quantidade e o tipo de vida em uma área particular em um determinado momento. As regiões tropicais mais quentes tendem a ter maior biodiversidade do que as regiões árticas mais frias, bem como diferentes tipos de vida vegetal e animal. Você não encontraria, por exemplo, um urso polar vivendo em uma floresta tropical. Com base no grau de biodiversidade encontrado em uma amostra, bem como nas adaptações representadas nos fósseis, os cientistas podem deduzir como poderia ter sido o clima.
Fósseis de Vegetação Antiga
Os paleoclimatologistas também usam fósseis encontrados na terra para fornecer pistas de climas anteriores. As plantas modernas que vivem em um determinado clima, não importa onde sejam encontradas no mundo, têm adaptações notavelmente semelhantes aos seus arredores. Por exemplo, em ambientes com muita umidade e luz solar, como florestas tropicais, as plantas têm folhas grandes e cutículas finas. A cutícula de uma planta é uma camada cerosa na parte externa da folha que ajuda a prevenir a perda de água. Em ambientes secos, como tundra ou deserto, a vegetação tende a ter folhas pequenas ou sem folhas e cutículas grossas para ajudar a planta a reter água.
Ao comparar os fósseis de folhas da vegetação antiga com as folhas das plantas vivas hoje, os paleoclimatologistas podem ter uma ideia de como eram os climas anteriores em uma determinada região. Esta folha de um bordo extinto é muito semelhante às folhas de uma espécie viva atual. Os cientistas usarão essa observação para deduzir que a folha de bordo extinta provavelmente existiu em um ambiente semelhante à versão moderna.
Os anéis das árvores, tanto vivas quanto fossilizadas, também fornecem pistas sobre climas anteriores. A cada ano, uma árvore fica mais larga, adicionando novas camadas de células ao redor das que já estão lá. Se você olhar uma seção transversal do tronco de uma árvore, essas camadas aparecem como anéis de crescimento.
Além da estimativa da idade da árvore, os anéis de crescimento também fornecem um vislumbre das variações anuais do clima. Anos com muita chuva permitem muito crescimento, portanto, esses anos aparecerão como anéis largos. Anos com pouca chuva não permitem o crescimento, então esses anos aparecerão como anéis estreitos. Anéis ausentes ou falsos indicam períodos de estresse, como seca ou geada. Climas com muita chuva e luz solar, como florestas tropicais, mostrarão um crescimento constante e constante. Isso geralmente se reflete na falta de quaisquer anéis de crescimento.
Ao encontrar árvores naturalmente velhas, como Matusalém, um pinheiro Bristlecone de quase 5.000 anos na Califórnia, e combiná-lo com árvores mortas e fossilizadas na área, os cientistas usaram dados de anéis de árvores para julgar mudanças climáticas de até 10.000 anos no passado.
Resumo da lição
Então, vamos resumir. Paleoclimatologistas são cientistas que usam evidências encontradas no planeta hoje para deduzir mudanças no clima ao longo da história da Terra. Uma maneira de fazer isso é pegando amostras de gelo perfuradas em geleiras. Os cientistas podem verificar essas amostras quanto à presença de gases de efeito estufa aprisionados e quantidades do pesado isótopo de oxigênio O ^ 18. Ambas as medições fornecem uma indicação das temperaturas atmosféricas anteriores.
Formas de terras glaciais remanescentes fornecem sinais reveladores da passagem das geleiras. À medida que as geleiras se expandem, elas cortam as montanhas e a paisagem ao seu redor. Conforme as geleiras recuam, elas deixam para trás o acúmulo de rochas e pedregulhos absorvidos durante sua expansão. Ambos os processos oferecem evidências distintas e reconhecíveis de que uma era do gelo já havia ocorrido.
Semelhante a amostras de gelo, os paleoclimatologistas coletam amostras de sedimentos no fundo do oceano. Fósseis de foraminíferos, um plâncton microscópico, encontrados nessas amostras permitem aos cientistas determinar onde e quando ocorreram as glaciações anteriores. Além disso, com base na biodiversidade encontrada na amostra, os cientistas podem deduzir quais climas aquela região já experimentou.
Da mesma forma, os paleoclimatologistas podem comparar os fósseis da vegetação antiga com as folhas das plantas modernas para inferir climas anteriores. Os cientistas podem supor que fósseis de plantas com características semelhantes às plantas modernas provavelmente viveram no mesmo ambiente relativo. Finalmente, usando dados de anéis de árvores de fósseis e particularmente de árvores vivas antigas, os cientistas foram capazes de avaliar as mudanças anuais no clima que remontam a 10.000 anos.
Resultados de Aprendizagem
Assim que terminar, você deverá ser capaz de:
- Descrever paleoclimatologia
- Identifique as ferramentas e métodos que os paleoclimatologistas usam para determinar os climas anteriores da Terra
- Explique como cada um deles contém pistas sobre o clima pré-histórico da Terra