O deserto do Mojave e o seu papel no ciclo abiótico do carbono

Os solos do deserto do Mojave, na Califórnia, contribuem para regular o clima da Terra apenas por ação do calor e dos minerais. Durante o dia e a noite, trocam dióxido de carbono com a atmosfera, num ciclo até agora nunca quantificado. A sua dimensão reforça a hipótese de que as regiões áridas têm uma forte influência no balanço global de carbono.

O ciclo do carbono e os solos dos desertos

O ciclo do carbono compreende os fluxos através dos quais este elemento circula entre os quatro grandes reservatórios naturais do planeta: a atmosfera, os oceanos, os solos e a biomassa. Na componente terrestre, as plantas absorvem CO₂ da atmosfera através da fotossíntese e utilizam-no para produzir matéria orgânica, que acaba por chegar ao solo através das raízes e da decomposição vegetal. Os microrganismos degradam essa matéria e devolvem o carbono à atmosfera sob a forma de CO₂ gasoso. Este processo, conhecido como respiração do solo, representa globalmente cerca de dez vezes as emissões anuais resultantes da queima de combustíveis fósseis.

Como a biomassa vegetal é extremamente escassa nos desertos, os modelos climáticos tratavam estas trocas como marginais ou quase desprezáveis. No início dos anos 2000, porém, investigadores começaram a detetar fluxos anómalos de dióxido de carbono em desertos, nomeadamente em solos alcalinos ou salinos da América do Norte e da China. Os solos absorviam CO₂ durante a noite, algo que a biologia não conseguia explicar: os organismos vivos e os microrganismos do solo libertam CO₂ pela respiração e não o absorvem, enquanto a escuridão noturna exclui a fotossíntese.

Ronald Amundson, professor do departamento de ciências ambientais da Universidade da Califórnia em Berkeley, decidiu investigar a origem do fenómeno. O investigador estuda solos de ecossistemas áridos, desde o deserto do Atacama, no Chile, até ao Mojave, na Califórnia. Desde 2017, a sua equipa acompanha os solos do Mojave com sensores que registam, em tempo real, as concentrações de CO₂ a diferentes profundidades. No estudo publicado a 23 de setembro na revista Science Advances, os investigadores demonstram a existência de um ciclo abiótico do carbono, inteiramente determinado pelos minerais e pelo calor.

O deserto do Mojave como enorme permutador de CO₂

A primeira pista surgiu quando Jennifer Mills, coautora do estudo e antiga doutoranda da equipa, analisou os registos dos sensores e encontrou um padrão invulgar. Todas as noites, a concentração de CO₂ a cinco centímetros abaixo da superfície descia para valores inferiores aos do ar ambiente, levando o dióxido de carbono a entrar no solo.

Amundson trabalha há mais de trinta anos com linhas de extração a vácuo, equipamento laboratorial que permite isolar e analisar gases retidos em amostras sólidas. Sabia, por experiência, que o CO₂ pode aderir espontaneamente à superfície de materiais sólidos quando a temperatura desce. O fenómeno chama-se adsorção e distingue-se da absorção: a molécula fixa-se à superfície da partícula, sem penetrar nela.

No deserto do Mojave, os contrastes de temperatura são extremos: junto ao solo, os valores podem atingir 60 °C e descer abaixo dos 20 °C durante a noite. Estas condições são ideais para que o mecanismo de adsorção suspeitado por Amundson se repita continuamente. «Não havia qualquer explicação biológica para aquilo que estávamos a observar», reconhece o investigador.

Anna Abramova, doutoranda e primeira autora do estudo, passou depois três anos no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley a reproduzir as condições térmicas do Mojave em amostras de solo recolhidas no local. Ao fazer variar a temperatura entre os extremos diurnos e noturnos do deserto, mediu a quantidade de CO₂ fixada pelos minerais em cada patamar. A equipa descobriu assim que os minerais do solo captavam CO₂ atmosférico ao arrefecer e libertavam-no ao aquecer, num ciclo reproduzível que correspondia aos dados registados pelos sensores.

A dimensão global do ciclo abiótico do carbono

Extrapolando os dados recolhidos no Mojave, os autores estimam que entre mil milhões e três mil milhões de toneladas de carbono passem anualmente pelos solos desérticos de todo o mundo apenas através deste mecanismo abiótico. O volume equivale a entre um décimo e um terço das emissões humanas. A proporção é tanto mais relevante quanto a estimativa assenta nos solos de um único deserto e os autores a consideram subestimada.

«Este fluxo abiótico pode tornar-se comparável em dimensão - e por vezes até superior - ao seu equivalente biológico [nota da redação: respiração dos microrganismos do solo e da biomassa vegetal]», esclarece Amundson. Os climatologistas poderão vir a ter de integrar este ciclo nos seus modelos, caso outros estudos confirmem que funciona em escalas comparáveis noutras regiões desérticas.