Gases de efeito estufa aprisionados em gelo antártico de 3.000 anos de idade estão sendo extraídos e analisados por cientistas na Austrália. O objetivo é encontrar pistas cruciais sobre o passado climático da Terra. O dióxido de carbono (CO2), o metano e o óxido nitroso analisados foram retidos à medida que a neve se comprimia gradualmente em gelo, a cerca de cem metros abaixo da superfície da Antártida Oriental.
Esta análise de gases representa uma nova fase após duas temporadas consecutivas de perfuração bem-sucedidas do projeto Million Year Ice Core (MYIC – Testemunho de Gelo de um Milhão de Anos, em tradução livre) da Austrália. Até o momento, os pesquisadores conseguiram recuperar amostras de gelo que remontam ao final da última era glacial, há 13.100 anos. Nas próximas temporadas, a equipe do MYIC planeja ir muito além, buscando extrair gelo com um registro climático que ultrapasse um milhão de anos, diretamente do local de perfuração em Dome C North, próximo à estação de pesquisa Casey da Austrália.
O Projeto Million Year Ice Core e a busca pelo passado
O projeto MYIC é uma das iniciativas científicas mais ambiciosas da atualidade no continente gelado. Ao analisar o ar antigo preservado nas profundezas da calota polar, os cientistas esperam reconstruir a atmosfera terrestre de períodos muito anteriores à história humana registrada.
Os analistas de gás Dr. Daniel Baggenstos, da Divisão Antártica Australiana (AAD), e o Dr. Andy Menking, da Parceria do Programa Antártico Australiano (AAPP), estão liderando o desenvolvimento de duas metodologias distintas para medir esses gases em um laboratório especialmente construído no Instituto de Estudos Marinhos e Antárticos (IMAS).
“Os testemunhos de gelo são incríveis para estudar gases de efeito estufa porque preservam o ar extremamente bem dentro das bolhas, o que nos permite estudar diretamente a atmosfera antiga”, explicou o Dr. Baggenstos. Ele aponta que a ciência já possui uma boa compreensão do que será encontrado nos primeiros 800.000 anos de registro, uma vez que esse intervalo já foi medido em outros testemunhos de gelo ao redor do continente. No entanto, o período anterior a esse limite representa, segundo o pesquisador, “águas inexploradas”.
Métodos inovadores de análise: Sublimação e Fluxo Contínuo
Para decifrar os segredos guardados no gelo, os pesquisadores desenvolveram duas técnicas complementares. A primeira foca na medição de concentrações de gases em pontos discretos no tempo, enquanto a segunda realiza uma análise contínua ao longo dos testemunhos de gelo.
Para as medições em pontos específicos do tempo, o Dr. Baggenstos utiliza um processo físico chamado sublimação, que permite liberar os gases aprisionados sem derreter o gelo. O procedimento consiste em colocar uma amostra de gelo de cinco centímetros, pesando cerca de 50 gramas, dentro de uma câmara de vácuo. Sob condições de baixa pressão, a amostra é aquecida por uma lâmpada de calor, fazendo com que o gelo passe diretamente do estado sólido para o gasoso (vapor de água).
Durante esse processo, os gases atmosféricos presos nas bolhas de ar são liberados. O vapor de água sobe e se condensa em um anel de resfriamento, onde congela novamente. Já os gases de efeito estufa, que congelam a temperaturas muito mais baixas, permanecem no estado gasoso e são capturados em um fino tubo de metal. De acordo com Baggenstos, esse processo leva cerca de 90 minutos e gera de quatro a cinco mililitros de ar a partir de 50 gramas de gelo, volume suficiente para realizar todas as análises necessárias por meio de um espectrômetro de absorção, que mede a concentração de cada gás detectando a quantidade de luz absorvida em comprimentos de onda específicos.
A equipe planeja analisar pelo menos uma amostra de gelo para cada 1.000 anos de história. Contudo, à medida que as amostras se tornam mais profundas, as camadas anuais de gelo são comprimidas em faixas extremamente finas, o que significa que uma única amostra de cinco centímetros pode representar centenas de anos de história atmosférica.
Para contornar essa limitação e acelerar o processo, entra em cena o segundo método: a análise de fluxo contínuo. Desenvolvida para medir as concentrações de forma ininterrupta ao longo do testemunho, essa técnica promete analisar cerca de 20 metros de gelo por dia.
“Esperamos que o método de análise de fluxo contínuo nos permita medir cerca de 20 metros de gelo por dia, e ele pode resolver melhor as variações nas concentrações de gases, especialmente no gelo mais profundo, onde as camadas são muito finas”, destacou o Dr. Andy Menking.
Diferente da sublimação, o método de fluxo contínuo derrete o gelo de forma controlada. Filetes finos de gelo com um metro de comprimento são derretidos verticalmente, garantindo que a água e o ar sejam liberados na ordem cronológica exata em que foram formados e aprisionados. No entanto, esta técnica mede exclusivamente o metano, pois os outros gases de efeito estufa acabam se dissolvendo na água durante o derretimento. O fluxo de água e ar passa por uma série de tubos que separam as bolhas do líquido, direcionando o fluxo de gás diretamente para um espectrômetro a laser.
O mistério da transição dos ciclos de eras glaciais
A busca por um registro climático de mais de um milhão de anos visa solucionar um dos maiores mistérios da climatologia moderna: a mudança no ritmo dos ciclos de eras glaciais da Terra, ocorrida há cerca de um milhão de anos.
Antes dessa transição, as eras glaciais ocorriam em ciclos de aproximadamente 40.000 anos. Após esse período, o intervalo entre as glaciações aumentou para cerca de 100.000 anos, tornando as eras glaciais mais longas e intensas. A principal hipótese científica para explicar essa mudança aponta para uma redução gradual nos níveis de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera terrestre.
O estudo detalhado do metano também desempenha um papel crucial nessa investigação. “Estamos realmente curiosos sobre a relação entre o clima e o metano, e as flutuações naturais do gás antes de os seres humanos causarem impacto”, afirmou o Dr. Menking. Ele questiona se, durante a transição dos ciclos glaciais, o metano seguiu os padrões habituais de subida e descida ou se houve algum tipo de desacoplamento.
Além disso, o metano é um gás de grande interesse para as políticas climáticas atuais devido ao seu curto tempo de vida na atmosfera, o que significa que ações humanas na agricultura ou na indústria poderiam reduzir rapidamente sua concentração global. Cientistas também utilizam o metano para datar as bolhas de ar nos testemunhos de gelo, cruzando seus dados de concentração com outros registros globais conhecidos.
Próximos passos e metas futuras
A equipe de cientistas australianos prevê que o processamento e a análise de gases estarão totalmente operacionais antes do início da próxima temporada de perfuração na Antártida, programada para dezembro. Esta próxima etapa de campo tem como meta perfurar até uma profundidade de 1.000 metros, recuperando mais gelo para o projeto. O objetivo final de longo prazo é que a perfuração atinja a base da calota de gelo, a uma profundidade estimada de 3.000 metros, entre as temporadas de 2029 e 2030.
“Vai ser realmente emocionante medir algo que ninguém mediu antes e produzir dados que contribuam para a nossa compreensão do sistema climático”, concluiu o Dr. Baggenstos.
