Os oceanos absorvem muito menos CO2 do que se pensava anteriormente

Expedições de pesquisa conduzidas no mar usando uma máquina giratória de gravidade e um microscópio descobriram que os oceanos da Terra podem não estar absorvendo tanto carbono como os pesquisadores há muito pensavam.

Acredita-se que os oceanos absorvam aproximadamente 26 por cento das emissões globais de dióxido de carbono através da redução de CO₂ da atmosfera e bloqueando-o. Neste sistema, CO₂ entra no oceano, onde o fitoplâncton e outros organismos consomem cerca de 70 por cento disso. Quando esses organismos eventualmente morrem, suas pequenas estruturas macias afundam no fundo do oceano, no que parece ser uma nevasca subaquática.

Esta “neve marinha” retira carbono da superfície do oceano e sequestra-o nas profundezas durante milénios, o que permite que as águas superficiais absorvam mais CO₂ do ar. É um dos melhores sistemas naturais de remoção de carbono da Terra. É tão eficaz em manter o CO atmosférico₂ níveis em cheque que muitos grupos de pesquisa estão tentando aprimorar o processo com técnicas de geoengenharia.

Mas o novo estudarpublicado em 11 de outubro em Ciência, descobriram que as partículas que afundam não caem no fundo do oceano tão rapidamente quanto os pesquisadores pensavam. Usando uma máquina de gravidade personalizada que simulava o ambiente nativo da neve marinha, os autores do estudo observaram que as partículas produzem caudas de muco que agem como pára-quedas, travando a sua descida – por vezes até parando-as.

A resistência física deixa o carbono remanescente na hidrosfera superior, em vez de ser sequestrado com segurança em águas mais profundas. Os organismos vivos podem então consumir as partículas de neve marinha e respirar o seu carbono de volta ao mar. Em última análise, isto impede a taxa a que o oceano retira e sequestra CO adicional₂ do ar.

As implicações são sombrias: as melhores estimativas dos cientistas sobre a quantidade de CO₂ o sequestro dos oceanos da Terra pode estar muito distante. “Estamos falando de aproximadamente centenas de gigatoneladas de discrepância se não incluirmos essas caudas de neve marinha”, diz Manu Prakashbioengenheiro da Universidade de Stanford e um dos autores do artigo. O trabalho foi conduzido por pesquisadores de Stanford, da Rutgers College em Nova Jersey e do Woods Gap Oceanographic Establishment em Massachusetts.

Os oceanos absorvem menos CO₂ Do que o esperado

Há anos que investigadores têm vindo a desenvolver modelos numéricos para estimar sequestro de carbono. Esses modelos precisarão ser ajustados para a velocidade mais lenta de afundamento da neve marinha, diz Prakash.

As descobertas também têm implicações para startups do setor incipiente. geoengenharia de carbono marinho campo. Estas empresas utilizam técnicas como o aumento da alcalinidade dos oceanos para aumentar a capacidade do oceano de sequestrar carbono. O seu sucesso depende, em parte, da utilização de modelos numéricos para provar aos investidores e ao público que as suas técnicas funcionam. Mas as suas estimativas são tão boas quanto os modelos que utilizam e a confiança que a comunidade científica neles deposita.

“Estamos falando de aproximadamente centenas de gigatoneladas de discrepância se não incluirmos essas caudas de neve marinha.” —Manu Prakash, Universidade de Stanford

Os pesquisadores de Stanford fizeram a descoberta durante uma expedição na costa do Maine. Lá, eles coletaram amostras marinhas pendurando armadilhas em seu barco a 80 metros de profundidade. Depois de coletar uma amostra, os pesquisadores analisaram rapidamente o conteúdo ainda a bordo do navio, usando sua máquina em forma de roda e seu microscópio.

Os pesquisadores construíram um microscópio com uma roda giratória que simula a neve marinha caindo na água do mar em distâncias maiores do que seria prático de outra forma.Laboratório Prakash/Stanford

O dispositivo simula a viagem vertical dos organismos por longas distâncias. As amostras vão para uma roda do tamanho de um rolo de filme antigo. A roda gira constantemente, permitindo que partículas suspensas de neve marinha afundem enquanto uma câmera captura cada movimento.

O aparelho se ajusta à temperatura, luz e pressão para emular as condições marítimas. Ferramentas computacionais avaliam o fluxo em torno das partículas que afundam e software program personalizado take away o ruído nos dados das vibrações do navio. Para acomodar a inclinação e rotação do navio, os pesquisadores montaram o dispositivo em um gimbal de dois eixos.

Neve marinha mais lenta reduz o sequestro de carbono

Com esta configuração, a equipe observou que o afundamento da neve marinha gera uma cauda de cometa invisível em forma de halo feita de exopolímero viscoelástico transparente – um pára-quedas semelhante a muco. Eles descobriram a cauda invisível adicionando pequenas contas à amostra de água do mar na roda e analisando a forma como fluíam em torno da neve marinha. “Descobrimos que as contas estavam presas em algo invisível atrás das partículas que afundavam”, diz Rahul Chajwapós-doutorado em bioengenharia em Stanford.

A cauda introduz arrasto e flutuabilidade, dobrando a quantidade de tempo que a neve marinha passa na parte superior100 metros do oceano, concluíram os pesquisadores. “Esta é a lei de sedimentação que deveríamos seguir”, diz Prakash, que espera traduzir os resultados em modelos climáticos.

O estudo provavelmente ajudará os modelos a projetar a exportação de carbono – o processo de transporte de CO₂ da atmosfera às profundezas do oceano, diz Lennart Bachbioquímico marinho da Universidade da Tasmânia, na Austrália, que não esteve envolvido na pesquisa. “A metodologia que desenvolveram é muito interessante e é ótimo ver novos métodos surgindo neste campo de pesquisa”, diz ele.

Mas Bach adverte contra a extrapolação excessiva dos resultados. “Não creio que o estudo vá alterar os números da exportação de carbono tal como os conhecemos neste momento”, porque estes números são derivados de métodos empíricos que, sem o saber, teriam incluído os efeitos da cauda mucosa, diz ele.

A neve marinha pode ser retardada por “pára-quedas” de muco enquanto afunda, reduzindo potencialmente a taxa a que o oceano international pode sequestrar carbono nas profundezas.Laboratório Prakash/Stanford

Prakash e sua equipe tive a ideia para o microscópio enquanto conduz pesquisas sobre um parasita humano que pode viajar dezenas de metros. “Faríamos microscópios de 5 a ten metros de altura e um dia, enquanto fazia as malas para uma viagem a Madagascar, tive um momento ‘aha’”, diz Prakash. “Eu pensei: por que estamos embalando todos esses tubos? E se as duas extremidades desses tubos estivessem conectadas?”

O grupo transformou seu tubo linear em um canal round fechado – uma abordagem de roda de hamster para observar partículas microscópicas. Ao longo de cinco expedições no mar, a equipe aperfeiçoou ainda mais o design do microscópio e a mecânica dos fluidos para acomodar amostras marinhas, muitas vezes abordando a engenharia enquanto estava no barco e ajustando para inundações e alto mar.

Além da física da sedimentação da neve marinha, a equipe também estuda outros plânctons que podem afetar os modelos climáticos e do ciclo do carbono. Numa expedição recente ao largo da costa do norte da Califórnia, o grupo descobriu uma célula com lastro de sílica que faz a neve marinha afundar como uma rocha, diz Prakash.

A engenhosa máquina de gravidade é uma das muitas invenções econômicasque inclui um microscópio de papel inspirado em origami, ou “escopo dobrável”, que pode ser anexado a um smartphone, e um papel e barbante biomédico centrífuga apelidada de “papelfuga.”