A Terra esfriou por 60 milhões de anos e ninguém sabia para onde o CO₂ ia

Por 60 milhões de anos, a atmosfera da Terra perdeu dióxido de carbono e o planeta esfriou. Cientistas já sabiam disso. O que não conseguiam explicar era para onde o CO₂ tinha ido. ‘Tivemos uma compreensão notavelmente limitada sobre onde esse carbono acabou’, disse Ros Rickaby, da Universidade de Oxford, autora principal do novo estudo. A resposta, descobriu a equipe, estava enterrada no fundo do mar — colocada ali por uma sequência de processos químicos oceânicos que dependiam do nível do mar e do reciclagem de fósforo, funcionando como um termostato planetário lento ao longo da Era Cenozóica.

O estudo, publicado nos Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS), reconstruiu 60 milhões de anos de evidências geológicas: níveis antigos do mar, concentrações de oxigênio oceânico, disponibilidade de fosfato e taxas de sepultamento de carbono orgânico em sedimentos de plataformas continentais. O que emergiu foi um loop de feedback anteriormente desconhecido, conectando quatro sistemas que haviam sido estudados separadamente, mas nunca reunidos em um único mecanismo.

Como a cadeia funciona

O termostato começa com o nível do mar. Quando os oceanos estavam entre 10 e 40 metros acima do nível atual — uma faixa que a equipe identifica como ‘ponto ideal’ do sistema —, algo distinto acontece nas plataformas continentais. As concentrações de oxigênio nessas águas rasas caem abaixo de um limite crítico à medida que a matéria orgânica se decomponse, criando zonas de água pobre em oxigênio exatamente onde os sedimentos ricos em carbono estão mais expostos.

Essas condições de baixo oxigênio têm um efeito específico no fósforo. O fosfato geralmente se liga às partículas de sedimento na presença de oxigênio; sem ele, o fosfato é liberado novamente na coluna de água. Esse fósforo reciclado alimenta um surto de algas marinhas e outros plânctons, cujo crescimento retira carbono das águas superficiais. Quando esses organismos morrem e afundam, levam o carbono com eles. No fundo do mar, sob as condições de baixo oxigênio que desencadearam a liberação de fósforo inicialmente, o carbono orgânico é sepultado em vez de decomposto — e permanece enterrado por milhões de anos.

O resultado é um loop auto-reforçador: o nível do mar define as condições, o baixo oxigênio libera fósforo, o fósforo impulsiona a produtividade marina, a produtividade sepulta carbono, o carbono sepultado reduz o CO₂ atmosférico. O ciclo dura enquanto as condições de nível do mar adequadas persistirem — podendo durar milhões de anos antes que o sistema se reequilibre.

‘Nosso coautor Christian Bjerrum estudou a conexão entre nível do mar, oxigênio oceânico e fosfato com um modelo computacional há duas décadas’, disse Zunli Lu, da Universidade de Syracuse. ‘Finalmente reunimos os registros geológicos necessários para testar essa hipótese.’

Quando o termostato foi desligado

O registro da equipe mostra que o mecanismo não funcionou continuamente. Durante a época do Eoceno, entre aproximadamente 56 e 34 milhões de anos atrás, os níveis do mar subiram tanto que ultrapassaram o ponto ideal. Quando isso aconteceu, as zonas de mínimo oxigênio pararam de se sobrepor aos sedimentos ricos em matéria orgânica das plataformas continentais — duas condições essenciais para o feedback funcionar. O sepultamento de carbono enfraqueceu. O CO₂ permaneceu na atmosfera em vez de ser absorvido. O Eoceno, por padrões geológicos, foi um período quente: quente o suficiente para que florestas tropicais crescessem onde hoje é Wyoming e crocodilianos vivessem acima do Círculo Ártico.

O retorno do sistema — ligado a mudanças no nível do mar associadas à glaciação da Antártica — coincidiu com o resfriamento sustentado que define os últimos 34 milhões de anos da história da Terra.

‘Nossos resultados sugerem que o aumento do sepultamento de carbono orgânico em sedimentos marinhos desempenhou um papel muito mais importante do que se pensava anteriormente’, afirmou Rickaby.

O que isso não pode fazer

O termostato opera em escalas de tempo de milhões de anos. Cada ciclo — desde o gatilho do nível do mar até a liberação de fósforo, sepultamento de carbono e redução mensurável de CO₂ — leva centenas de milhares de anos para se completar. O CO₂ que a humanidade adicionou à atmosfera desde a industrialização se acumulou em cerca de 200 anos. O mecanismo geológico não pode responder nesse ritmo.

Há também uma incompatibilidade estrutural: as zonas atuais de mínimo oxigênio estão mais profundas do que durante o pico da operação no Cenozóico. As plataformas continentais modernas são mais estreitas e suas margens pobres em oxigênio estão menos bem posicionadas para interagir com sedimentos ricos em matéria orgânica. As condições que tornaram o termostato eficiente por 60 milhões de anos não se alinham atualmente.

Os pesquisadores são explícitos sobre esse limite. O sistema estabilizou um clima que teve milhares de anos para se ajustar; ele não foi projetado — e não pode operar — como uma sumidouro rápido de carbono.

Perguntas comuns sobre o termostato de CO₂ da Terra

O que é uma zona de mínimo oxigênio? É uma camada de água oceânica, geralmente entre 100 e 1.000 metros de profundidade, onde a concentração de oxigênio dissolvido cai abruptamente. A vida marinha que se decompondo consome a maior parte do oxigênio disponível antes que a circulação da água possa repô-lo. Nessas zonas, reações químicas normais mudam: fósforo que normalmente permaneceria ligado aos sedimentos é liberado de volta na água.

Como isso difere da absorção direta de CO₂ pelo oceano? A absorção direta dissolve o CO₂ na superfície e o mantém em solução — não remove permanentemente o carbono e é reversível com as mudanças de temperatura do oceano. O mecanismo descrito neste estudo sepulta fisicamente o carbono orgânico no sedimento do fundo do mar, bloqueando-o da atmosfera por escalas geológicas em vez de humanas.

Esse processo já falhou alguma vez? O exemplo do Eoceno mostra que pode enfraquecer. Quando os níveis do mar estão muito altos — acima do ponto ideal —, o loop de feedback se quebra porque as zonas de mínimo oxigênio não alcançam mais os depósitos de sedimentos mais ricos. O CO₂ permanece elevado. O planeta esquenta. O mecanismo só reinicia quando os níveis do mar voltam à faixa adequada.

Esse processo poderia ser artificialmente acionado? O estudo não aborda geoengenharia. O feedback depende do nível do mar, da posição das zonas de mínimo oxigênio e da distribuição dos sedimentos de plataformas continentais — variáveis que operam em escalas que nenhuma tecnologia humana atual controla.

O que vem a seguir

A pesquisa abre uma linha direta de investigação para um dos enigmas mais antigos da paleoclimatologia: por que o sequestro de carbono da Terra ao longo do Cenozóico não foi suave. O registro geológico mostra pulsos de resfriamento separados por períodos mais quentes — um padrão que o modelo do termostato agora explica em termos de mudanças no nível do mar movendo o sistema para dentro e para fora de sua faixa eficaz.

Para a ciência climática atual, o achado também adiciona especificidade ao que torna os períodos quentes passados diferentes do atual. O Eoceno foi quente porque o termostato estava desligado. O aquecimento atual está acontecendo apesar do termostato estar em sua faixa estrutural — simplesmente porque a taxa de adição de CO₂ superou qualquer resposta geológica.

Referência: Rickaby et al., “Shelf-invading low-oxygen waters control Cenozoic organic carbon burial rates,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2526409123

Tags: climate, carbon burial, Cenozoic era, ocean chemistry, phosphorus, PNAS