Por Marco Gonzalez
Imagem colorizada de microscópio eletrônico de varredura ampliada em 500 vezes com grãos de pólen cujos fósseis são fontes úteis para dados proxies climáticos devido à diversidade e à distribuição geográfica ampla.
Na imagem aparecem grãos de pólen de:
girassol (pequenas esferas pontiagudas de cor rosa),
ipomeia (grandes esferas com cavidades hexagonais de cor verde menta),
malva-rosa (grandes esferas pontiagudas de cor amarela),
lírio oriental (em forma de feijão de cor verde escuro),
prímula (em forma de tripé de cor laranja) e
mamona (pequenas esferas lisas de cor verde claro).
(Crédito: Dartmouth College).
Este artigo faz parte da série Paleoclimatologia e contém a definição de dado proxy climático e seus tipos. Trata ainda de geocronologia e paleomagnetismo.
2.1.1. Definição de dado proxy climático
Para a Paleoclimatologia, que trata de períodos anteriores aos registros climáticos instrumentais, dados proxies são fundamentais para estendermos nossa compreensão sobre o clima do passado muito além daqueles registros
Dado proxy climático: dado que representa característica física ou química preservada do meio ambiente e que pode substituir medições climáticas diretas. |
2.1.2. Tipos de fontes e de dados proxies climáticos
As fontes de dados proxies climáticos (onde o dado é observado e/ou coletado) podem ser dos seguintes tipos:
- geológica (exemplo: camada de sedimento) ou
- biológica (exemplo: anel de crescimento de árvore).
Quanto à informação observada e/ou coletada, os dados proxies climáticos podem ser dos seguintes tipos:
- geológico (exemplo: característica litológica específica de determinado paleoclima),
- biológico (exemplo: característica de fóssil com restrição paleoclimática) ou
- químico, que pode ter fonte
- geológica (exemplo: composição química de camada de rocha sedimentar) ou
- biológica (exemplo: composição química de pólen).
Pólen: pó fino produzido por certas plantas quando elas se reproduzem. Durante as estações da primavera, verão e outono, é liberado no ar e eventualmente transportado principalmente pelo vento até outras plantas para fertilizá-las. |
2.1.3. Geocronologia
A geocronologia está fortemente associada aos dados proxies climáticos embora são seja usada propriamente como um indício de paleoclima. Sua utilidade consiste em viabilizar a precisão da reconstrução paleoclimática quanto à datação.
Geocronologia: ciência que determina idades de rochas, sedimentos e fósseis através de métodos de datação absoluta (como a datação radiométrica) ou relativa. Datação radiométrica: método que mede a quantidade de decaimento de um isótopo radioativo com uma meia-vida conhecida. Isótopos: variantes de um mesmo elemento químico que apresentam o mesmo número de prótons nos seus núcleos, mas diferem no número de nêutrons, resultando em diferentes massas atômicas e gerando uma diversidade de formas para um único elemento na natureza. Notação: xY = variante isotópica x do elemento Y, onde x é massa atômica indicadora da variante isotópica e Y é o elemento em questão. Isótopo radioativo: isótopo cujos átomos (do elemento pai) se transformam em outros átomos (do filho) a uma taxa conhecida por meio de decaimento radioativo. As proporções relativas de átomos do pai e do filho podem ser usadas para determinar a idade do material no qual estão contidos. Decaimento (ou decaimento radioativo): processo em que um elemento, ao tentar se tornar estável, emite radiação e se transforma em um elemento diferente conforme o número de prótons muda. Este período de transformação é medido em termos de meias-vidas. Meia-vida: taxa de decaimento radioativo de um elemento correspondente à quantidade de tempo que ele leva para aproximadamente metade dos seus átomos em uma amostra serem transformados em uma forma mais estável. Datação relativa: datação que considera alterações graduais sucessivas ou eventos geológicos repentinos registrados na coluna estratigráfica local, seja por meio de fósseis, magnetismo remanescente, ejeções de cinzas vulcânicas, paleossolos, propriedades químicas de sedimentos, evolução cíclica de estratos, sucessão de sequências deposicionais e de suas discordâncias limitantes, indicadores de mudança climática ou por uma combinação de vários desses critérios. |
Caverna Soreq, Israel, com espeleotemas que auxiliam a paleoclimatologia do leste do Mediterrâneo
(Crédito: Dany Sternfeld).
A geocronologia das camadas de espeleotemas da caverna Soreq foi fornecida com idades precisas através de datação radiométrica considerando as meias-vidas de 230Th e de 234U. Esta datação apoiou a estimativa do paleoclima dos últimos 60 mil anos da região do Mediterrâneo Oriental.
Espeleotema: depósito mineral, como estalagmite, estalactite e outras formas, originado a partir de águas subterrâneas no interior de cavernas. Estalactite: espeleotema com forma cônica que se origina a partir do teto de uma caverna pela deposição lenta e contínua de carbonato oriundo de gotas de água mineralizada. Estas gotas escorrem pela própria estalactite e sofrem evaporação. Estalagmite: espeleotema com forma cônica encontrado no chão de uma caverna originado pela deposição de carbonato oriundo de gotas de água mineralizada. Estas gotas caem do teto e sofrem evaporação, concentrando-se logo abaixo de um ponto onde se forma uma estalactite. |
O cálculo da idade absoluta de um material amostrado através da datação radiométrica leva em conta que cada isótopo radioativo tem sempre o mesmo ritmo de decaimento e este ritmo é definido através de sua meia-vida.
Gráfico de decaimento radioativo mostrando a porcentagem (aproximada) de átomos do elemento pai e do elemento filho ao longo de algum tempo medido em meias-vidas.
(Adaptado de: geo.arizona.edu e columbia.edu).
Por exemplo, a meia-vida do carbono-14 (14C) é sempre de 5.730 anos. Isto quer dizer que após este tempo (5.730 anos) apenas 50% de sua quantidade original, como elemento pai, permanece em um material amostrado. A outra metade estará transformada em nitrogênio-14 (14N), o elemento filho. Assim, se medirmos a quantidade de 14C e de 14N em uma amostra, é possível calcular a quantidade de meias-vidas transcorridas desde que o material amostrado foi formado. A conversão da quantidade de meias-vidas em anos, para o 14C, obedece a seguinte fórmula:
tempo em anos do material amostrado = quantidade de meias-vidas × 5730
Por outro lado, o cálculo da idade relativa de um material amostrado pode ser realizado considerando diversos critérios, entre eles o que se baseia no paleomagnetismo.
2.1.4. Paleomagnetismo
Minerais sensíveis ao magnetismo tendem a estar alinhados com o campo magnético da Terra permitindo a estimativa da época em que o mineral se formou em virtude das várias reversões do campo magnético terrestre. As variações do paleomagnetismo encontradas nas crostas oceânicas (ao serem consideradas faixas desta crosta à medida que se encontram mais afastadas das cristas das dorsais meso-oceânicas) é uma evidência da validade da datação paleomagnética.
Datação paleomagnética: método de datação no contexto da geocronologia que contribui para o desenvolvimento de escalas de tempo geológicas ao comparar o registro preservado do magnetismo do momento da formação do material amostrado com alterações conhecidas no campo magnético da Terra. |
As alterações do paleomagnetismo (normal e reverso) durante a deriva continental podem ser entendidas através deste modelo teórico que mostra a formação de faixas magnéticas na crosta oceânica simultaneamente à expansão do fundo do mar. A nova crosta que se forma continuamente na crista de uma dorsal meso-oceânica, à medida que acontece a expansão, esfria, envelhece e se afasta da crista da dorsal.
O modelo mostra esquematicamente a expansão da crista
em um momento mais antigo "a",
em um momento intermediário "b" e
em um momento mais jovem "c".
(Adaptação de: Chmee2).
O Planalto de Loess de Shaanxi, na China, é um exemplo de uso do paleomagnetismo na paleoclimatologia.
Loess: depósito eólico distal, pouco ou não estratificado, constituído por frações finas (0,015 a 0.05 mm de diâmetro) que sofreram deflação e foram acumuladas marginalmente a regiões desérticas, em locais de menor energia eólica. É constituído a base de quartzo, feldspato e calcita e outros minerais que não sofreram intemperismo químico significativo nas condições desérticas. Também podem se formar em regiões periglaciais com seleção e deposição de material síltico lavado de outros depósitos. Originam solo muito rico, cheio de nutrientes, mas também muito frágil e suscetível à erosão podendo originar terrenos ravinados e ruiniformes. |
Sequência de loess-paleosolo nas proximidades de Xian, província de Shaanxi, na China.
A camada vermelha na porção intermediária do talude corresponde a um período interglacial datado em 330.000 anos.
Embora a detecção de frações magnéticas seja difícil quando tais frações estão presentes em baixa concentração, ela é útil pois, além do alinhamento geomagnético para a geocronologia, o estado de oxidação do ferro é bom indicador de microclimas ao longo de uma sucessão sedimentar. A identificação da fração magnética e das variações nas frações ferrimagnéticas detríticas constituem indícios importantes para reconstrução do paleoclima.
Ferrimagnetismo: tipo de magnetismo onde ocorre magnetização espontânea abaixo de uma temperatura característica. Geralmente resulta da presença de diferentes átomos ou íons, como Fe2+ e Fe3+. |
Paleoclimatologia - o clima do passado geológico
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