O mistério da platina na Gronelândia pode ter origem num vulcão da Islândia

Nas profundezas da camada de gelo da Gronelândia encontra-se uma assinatura química enigmática que tem suscitado um intenso debate científico.

Um aumento acentuado das concentrações de platina, detetado num testemunho de gelo - um cilindro de gelo extraído por perfuração de mantos de gelo e glaciares - e datado de há cerca de 12.800 anos, veio apoiar a hipótese de que a Terra terá sido atingida nessa altura por um meteorito ou cometa invulgar.

A nossa nova investigação apresenta uma explicação muito mais comum: a misteriosa assinatura de platina poderá ter tido origem numa erupção vulcânica fissural na Islândia, e não no espaço.

A data é importante. O pico de platina surge perto do início do último grande período frio do planeta, o Dryas Recente. Este evento decorreu entre há cerca de 12.870 e 11.700 anos e fez descer abruptamente as temperaturas em todo o hemisfério norte.

O arrefecimento ocorreu precisamente quando o planeta estava a aquecer após a última idade do gelo. Descobrir o que desencadeou esse episódio poderá ajudar-nos a compreender como o clima da Terra poderá mudar no futuro.

Propomos que esta fase gelada da história climática terrestre tenha sido causada por uma grande erupção vulcânica na Alemanha ou pela erupção de um vulcão desconhecido.

O mistério climático do Dryas Recente

Os testemunhos de gelo mostram que, durante o Dryas Recente, que durou cerca de um milénio, as temperaturas na Gronelândia desceram para valores mais de 15 °C inferiores aos atuais. A Europa regressou a condições quase glaciares e a tundra substituiu as florestas que tinham começado a prosperar. As faixas de precipitação das baixas latitudes deslocaram-se para sul.

A explicação tradicionalmente aceite aponta para uma libertação maciça de água doce causada pelo degelo dos mantos de gelo da América do Norte. Esse afluxo perturbou a circulação oceânica, afetando as temperaturas.

Outros investigadores defenderam, porém, que o evento foi desencadeado pelo impacto de um cometa ou asteroide sobre a América do Norte.

Em 2013, investigadores que analisavam testemunhos de gelo extraídos no âmbito do Projeto do Manto de Gelo da Gronelândia (GISP2) descobriram concentrações de platina muito acima dos valores normais.

A proporção entre a platina e um elemento chamado irídio era também invulgar: as rochas provenientes do espaço costumam apresentar níveis elevados de irídio, mas o pico registado no testemunho de gelo não os apresentava. A assinatura do gelo era muito diferente de tudo o que tinha sido observado em meteoritos ou rochas vulcânicas conhecidos.

Os autores do estudo sobre o impacto espacial sugeriram que a química invulgar do gelo poderia refletir o impacto de um asteroide igualmente invulgar, composto por ferro.

A erupção de Laacher See e o pico de platina

Um artigo posterior propôs que a composição química do gelo poderia estar relacionada com a erupção vulcânica alemã de Laacher See, que apresentava uma geoquímica invulgar e ocorreu aproximadamente nesse período.

Para testar a hipótese, recolhemos e analisámos 17 amostras de pedra-pomes vulcânica de depósitos deixados pela erupção de Laacher See. Medimos a platina, o irídio e outros elementos vestigiais, de modo a estabelecer uma assinatura química da erupção.

Os resultados foram claros: as pedras-pomes de Laacher See praticamente não contêm platina, com concentrações abaixo ou apenas no limite de deteção. Embora alguma platina possa ter escapado para a atmosfera antes de ficar presa na rocha, a erupção claramente não foi a origem do pico de platina na Gronelândia.

Além disso, uma análise cuidadosa das datas, com recurso a cronologias atualizadas dos testemunhos de gelo, mostrou que o pico ocorreu, afinal, cerca de 45 anos depois do início do Dryas Recente - demasiado tarde para ter provocado o arrefecimento.

Chegámos a este resultado de forma independente, mas ele era coerente com investigações anteriores que tinham identificado o mesmo desfasamento. É importante salientar que as concentrações elevadas de platina persistiram durante 14 anos, o que aponta para um acontecimento prolongado, e não para o impacto instantâneo de um asteroide ou cometa.

Uma possível origem nos vulcões da Islândia

Comparámos a assinatura química do testemunho de gelo com várias outras amostras geológicas. A correspondência mais próxima foi encontrada nos condensados de gases vulcânicos - produtos que se formam quando os gases libertados por um vulcão arrefecem e passam ao estado líquido ou sólido -, sobretudo nos provenientes de vulcões submarinos.

Os vulcões da Islândia podem produzir erupções fissurais que duram anos ou mesmo décadas, em consonância com os 14 anos do pico de platina. Durante a fase de degelo anterior ao Dryas Recente, a atividade vulcânica islandesa aumentou drasticamente, à medida que o derretimento dos mantos de gelo reduzia a pressão sobre a crosta terrestre.

Um aspeto decisivo é que as erupções submarinas ou subglaciares interagem com a água de formas que podem explicar a composição química invulgar. A água do mar pode remover compostos de enxofre e, ao mesmo tempo, concentrar nos gases vulcânicos outros elementos, como a platina.

Estes gases ricos em platina poderiam depois chegar à Gronelândia e depositar-se no manto de gelo, explicando a geoquímica invulgar.

Investigação recente sobre erupções históricas na Islândia apoia este mecanismo. A erupção do Katla, no século VIII, produziu nos testemunhos de gelo da Gronelândia um pico de 12 anos de metais pesados, como o bismuto e o tálio. Já a erupção de Eldgjá, no século X, deu origem a um pico de cádmio no gelo glaciar.

Embora esses estudos não tenham medido a platina, os exemplos mostram que os vulcões islandeses transportam regularmente metais pesados até ao manto de gelo da Gronelândia.

Uma prova decisiva?

Devido ao desfasamento cronológico, seja qual for o mecanismo responsável pelo pico de platina, este não desencadeou o Dryas Recente. A nossa investigação destaca, contudo, resultados anteriores que mostram um pico maciço de sulfatos vulcânicos em vários testemunhos de gelo, precisamente coincidente com o início do arrefecimento há 12.870 anos.

Essa erupção, quer tenha sido a de Laacher See quer tenha partido de um vulcão desconhecido, injetou na atmosfera enxofre suficiente para rivalizar com as maiores erupções registadas na história.

As erupções vulcânicas podem causar arrefecimento ao libertarem enxofre na estratosfera, onde reflete a luz solar incidente. Podem também desencadear uma cascata de mecanismos de retroação positiva, incluindo a expansão do gelo marinho, alterações dos padrões de vento e perturbações das correntes oceânicas, embora sejam necessários mais estudos sobre estes processos.

O forte forçamento vulcânico em torno do início do Dryas Recente - numa altura em que o clima já se encontrava entre um período glaciar e um interglaciar, o intervalo entre episódios frios - poderá ter dado o impulso que fez o clima da Terra regressar a um estado frio.

Importa notar que a nossa investigação se concentrou no pico de platina e não analisou outros indícios de um impacto extraterrestre, como as esférulas - fragmentos esféricos de rocha derretida - e as camadas negras, misteriosas camadas escuras presentes no solo.

Ainda assim, com base na nossa análise dos novos resultados e dos dados existentes, uma grande erupção vulcânica no hemisfério norte parece ser a explicação mais direta para o Dryas Recente.

Compreender os fatores que desencadearam alterações climáticas no passado é essencial para antecipar o que poderá acontecer. Embora a probabilidade de um grande impacto de meteorito ou de uma erupção vulcânica seja baixa em qualquer ano, é praticamente certo que acontecimentos deste tipo venham a ocorrer.

Por isso, saber como o clima da Terra reagiu no passado é crucial para preparar a resposta às consequências do próximo grande acontecimento.

James Baldini, professor de Ciências da Terra, Universidade de Durham

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.