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Impressão artística da era do gelo da Terra no máximo glacial.
Glaciar no Alasca.

A expressão era do gelo (também idade do gelo, período glacial ou era glacial) é utilizada para designar um longo período geológico de diminuição da temperatura na superfície e atmosfera terrestres, resultando na expansão dos mantos de gelo continentais e polares bem como dos glaciares alpinos. A Terra está atualmente na Glaciação Quaternária.[1] Ao longo de uma era do gelo prolongada ocorrem períodos com clima extra frio designados glaciações, intercalados por períodos de clima menos frio denominados interglaciais.[2]

Em termos glaciológicos, o termo era do gelo implica a presença de extensos mantos de gelo tanto no hemisfério norte como no hemisfério sul.[3] Por esta definição, estamos em um período interglacial – o Holoceno. A quantidade de gases que retêm o calor emitida nos oceanos e na atmosfera da Terra está prevista para prevenir o próximo período glacial, que de outra forma começaria em cerca de 50.000 anos, e provavelmente mais ciclos glaciais.[4][5]

Coloquialmente, quando se fala dos últimos milhões de anos, a era do gelo refere-se ao mais recente período mais frio com extensos mantos de gelo sobre a América do Norte e Eurásia: neste sentido, a era do gelo mais recente atingiu o seu ponto alto durante o último máximo glacial há cerca de 20 000 anos.

História das pesquisas[editar | editar código-fonte]

Em 1742, Pierre Martel (1706–1767), um engenheiro e geógrafo que vivia em Genebra, visitou o vale de Chamonix nos Alpes de Savoy.[6][7] Dois anos depois, ele publicou um relato de sua jornada. Ele relatou que os habitantes daquele vale atribuíram a dispersão de blocos erráticos às geleiras, dizendo que eles já haviam se estendido muito mais longe.[8][9]

Posteriormente, explicações semelhantes foram relatadas de outras regiões dos Alpes. Em 1815, o carpinteiro e caçador Jean-Pierre Perraudin (1767-1858) explicou que os rochedos erráticos no Val de Bagnes, no cantão suíço de Valais, eram devidos a geleiras que se estendiam ainda mais.[10] Um lenhador desconhecido de Meiringen, em Bernese Oberland, defendeu uma ideia semelhante em uma discussão com o geólogo suíço-alemão Jean de Charpentier (1786-1855) em 1834.[11] Explicações comparáveis também são conhecidas no Val de Ferret no Valais e na Seeland no oeste da Suíça[12] e no trabalho científico de Goethe.[13] Essas explicações também podem ser encontradas em outras partes do mundo. Quando o naturalista bávaro Ernst von Bibra (1806-1878) visitou os Andes chilenos em 1849-1850, os nativos atribuíram morenas fósseis à antiga ação das geleiras.[14]

Enquanto isso, estudiosos europeus começaram a se perguntar o que causou a dispersão de material errático. O especialista em mineração sueco Daniel Tilas (1712–1772) foi, em 1742, a primeira pessoa a sugerir a deriva do gelo marinho para explicar a presença de rochas erráticas nas regiões escandinavas e bálticas.[15] Em 1795, o filósofo escocês e naturalista cavalheiro, James Hutton (1726-1797), explicou rochas erráticas nos Alpes pela ação das geleiras.[16] Duas décadas depois, em 1818, o botânico sueco Göran Wahlenberg (1780-1851) publicou sua teoria de uma glaciação da península escandinava. Ele considerava a glaciação um fenômeno regional.[17]

Apenas alguns anos depois, o geólogo dinamarquês-norueguês Jens Esmark (1762-1839) defendeu uma sequência de eras glaciais em todo o mundo. Em um artigo publicado em 1824, Esmark propôs mudanças no clima como a causa dessas glaciações. Ele tentou mostrar que eles se originaram de mudanças na órbita da Terra.[18] Durante os anos seguintes, as idéias de Esmark foram discutidas e assumidas em partes por cientistas suecos, escoceses e alemães. Na Universidade de Edimburgo Robert Jameson (1774-1854) parecia estar relativamente aberto às idéias de Esmark, conforme revisado pelo professor norueguês de glaciologia Bjørn G. Andersen (1992).[19] As observações de Jameson sobre as geleiras antigas na Escócia foram provavelmente motivadas por Esmark.[20]

Na Alemanha, Albrecht Reinhard Bernhardi (1797–1849), geólogo e professor de silvicultura em uma academia em Dreissigacker, desde então incorporado na cidade de Meiningen sul da Turíngia, adotou a teoria de Esmark. Em um artigo publicado em 1832, Bernhardi especulou sobre as antigas calotas polares que chegavam até as zonas temperadas do globo.[21]

Em 1829, independentemente desses debates, o engenheiro civil suíço Ignaz Venetz (1788-1859) explicou a dispersão de rochas erráticas nos Alpes, nas montanhas Jura e na planície do norte da Alemanha como sendo devido a enormes geleiras; no entanto, a maioria dos cientistas permaneceu cética.[22][23][24]

De Charpentier transformou a ideia de Venetz em uma teoria com uma glaciação limitada aos Alpes; se assemelhando à teoria de Wahlenberg. Em 1834, de Charpentier apresentou seu artigo perante a Schweizerische Naturforschende Gesellschaft.[25] Nesse ínterim, o botânico alemão Karl Friedrich Schimper (1803-1867) estava estudando musgos que cresciam em rochas erráticas nas terras altas alpinas da Baviera e começou a se perguntar de onde essas massas de pedra tinham vindo. Schimper chegou à conclusão de que o gelo deve ter sido o meio de transporte das rochas no planalto alpino, e então assumiu que deve ter havido tempos globais de desolação ("Verödungszeiten") com um clima frio e água congelada.[26] Schimper passou os meses de verão de 1836 em Devens, perto de Bex, nos Alpes suíços com Louis Agassiz (1801-1873) e Jean de Charpentier. Schimper, de Charpentier e possivelmente Venetz convenceram Agassiz de que houve uma época de glaciação. No início de 1837, Schimper cunhou o termo "era do gelo" ("Eiszeit") para o período das geleiras.[27] Em julho de 1837, Agassiz apresentou sua síntese antes da reunião anual da Schweizerische Naturforschende Gesellschaft em Neuchâtel. O público foi muito crítico e alguns se opuseram à nova teoria porque ela contradizia as opiniões estabelecidas sobre a história climática, visto que a maioria dos cientistas contemporâneos pensava que a Terra havia esfriado gradualmente desde o seu surgimento como um globo fundido.[28]

Para persuadir os céticos, Agassiz embarcou no trabalho de campo geológico e publicou a hipótese no seu livro Étude sur les glaciers ("Estudo sobre os glaciares") de 1840.[29] De Charpentier ficou incomodado com isso, pois também estava preparando um livro sobre a glaciação dos Alpes, e achava que Agassiz deveria ter lhe dado precedência, pois foi ele quem apresentou Agassiz à pesquisa glacial em profundidade.[30] Como resultado de brigas pessoais, Agassiz também omitiu qualquer menção a Schimper em seu livro.[31]

Demorou várias décadas antes que a teoria da idade do gelo fosse totalmente aceita pelos cientistas. Isso aconteceu em escala internacional na segunda metade da década de 1870, seguindo o trabalho de James Croll, incluindo a publicação de Clima e Tempo, em Suas Relações Geológicas em 1875, que forneceu uma explicação confiável para as causas das idades do gelo.[32]

Evidências de eras glaciais[editar | editar código-fonte]

Existem três tipos principais de evidências de eras glaciais: geológicas, químicas e paleontológicas.

  • Geológicas: as evidências geológicas ocorrem sob formas variadas, incluindo abrasão, arranque e pulverização de rochas, morenas de glaciares, drumlins, vales glaciares, e a deposição de sedimentos glaciares e blocos erráticos. Glaciações sucessivas tendem a distorcer e apagar evidências geológicas, tornando-as difíceis de interpretar.
  • Químicas: este tipo de evidências consiste sobretudo de variações nas proporções de isótopos em fósseis presentes em sedimentos e rochas sedimentares, testemunhos de sedimentos marinhos, e para os períodos glaciais mais recentes, testemunhos de gelo. Uma vez que água contendo isótopos mais pesados tem um maior calor de evaporação, a sua proporção diminui em condições mais frias.[33] Tal facto permite a construção de um registo de temperaturas. Porém, esta evidência pode ser afectada por outros factores registados pelas proporções isotópicas; por exemplo, uma extinção em massa aumenta a proporção de isótopos mais leves nos sedimentos e no gelo porque os processos biológicos usam preferencialmente isótopos mais leves, portanto uma redução da biomassa terrestre ou oceânica resulta num deslocamento repentino e biologicamente induzido do equilíbrio isotópico no sentido de existirem maiores proporções de isótopos mais leves disponíveis para deposição.
  • Paleontológicas: estas evidências consistem em alterações na distribuição geográfica dos fósseis. Durante um período glacial os organismos adaptados às temperaturas mais baixas espalham-se por latitudes mais altas e organismos que preferem condições mais quentes tornam-se extintos ou são empurrados para latitudes mais baixas. Esta evidência é também difícil de interpretar porque requer (1) sequências de sedimentos cobrindo um longo período de tempo, em várias latitudes e que sejam facilmente correlacionáveis; (2) organismos antigos que sobrevivem durante vários milhões de anos sem alterações e cujas preferências térmicas sejam facilmente diagnosticadas; e (3) a descoberta de fósseis relevantes, o que requer muita sorte.

Apesar das dificuldades, a análise de núcleos de gelo e sedimentos oceânicos forneceu um registro confiável de glaciais e interglaciais ao longo dos últimos milhões de anos. Estas análises confirmam ainda a ligação entre eras do gelo e fenómenos da crusta continental como morenas, drumlins e blocos erráticos. Assim, os fenómenos da crusta continental são aceites como boa evidência de eras do gelo anteriores quando são encontrados em camadas criadas muito antes do período de tempo do qual estão disponíveis testemunhos de gelo e de sedimentos oceânicos.

Principais eras do gelo[editar | editar código-fonte]

Houve pelo menos cinco grandes eras glaciais na história da Terra (a Huroniana, a Criogeniana, a Andino-Saariana, a Karoo e a última Era Glacial Quaternária). Fora dessas eras, a Terra parece ter estado livre de gelo, mesmo em altas latitudes;[34][35] tais períodos são conhecidos como períodos de estufa.[36]

Rochas da glaciação hipotética mais antiga, a Glaciação Huroniana, foram datadas em torno de 2,4 a 2,1 bilhões de anos atrás, no início do éon Proterozoico. A próxima idade do gelo bem documentada, e provavelmente a mais severa dos últimos bilhões de anos, ocorreu de 720 a 630 milhões de anos atrás (o período Criogeniano) e pode ter produzido uma Terra bola de neve na qual mantos de gelo glaciais atingiram o equador,[37] possivelmente sendo encerrado pelo acúmulo de gases de efeito estufa, como o CO2 produzido por vulcões. A presença de gelo nos continentes e gelo nos oceanos inibiria tanto o intemperismo do silicato quanto a fotossíntese, que são os dois maiores sumidouros de CO2 no momento."[38] Foi sugerido que o fim desta era do gelo foi responsável pela subsequente explosão ediacarana e cambriana, embora este modelo seja recente e controverso. A Glaciação Andino-Saariana ocorreu de 460 a 420 milhões de anos atrás, durante o Ordoviciano Superior e o período Siluriano. A evolução das plantas terrestres no início do período Devoniano causou um aumento de longo prazo nos níveis de oxigênio planetário e redução dos níveis de CO2, o que resultou na na glaciação Karoo.

A Glaciação Quaternária começou cerca de 2,58 milhões de anos atrás, no início do Período Quaternário, quando a propagação das camadas de gelo no hemisfério norte começou. Desde então, o mundo viu ciclos de glaciação com mantos de gelo avançando e recuando em escalas de tempo de 40.000 e 100.000 anos chamadas de períodos glaciais, glaciais ou avanços glaciais e períodos interglaciais, interglaciais ou retiros glaciais. A Terra está atualmente em um período interglacial, e o último período glacial terminou há cerca de 10.000 anos. Tudo o que resta dos mantos de gelo continentais são os mantos de gelo da Groenlândia e da Antártica e geleiras menores, como na Ilha de Baffin.

A definição do Quaternário a partir de 2,58 Ma é baseada na formação da calota polar ártica. A camada de gelo da Antártica começou a se formar mais cedo, por volta de 34 Ma, em meados do Cenozoico (Limite Eoceno-Oligoceno). O termo Idade do Gelo Cenozoica Tardia é usado para incluir esta fase inicial.

As eras glaciares podem ser divididas por local e tempo, ocorrendo com frequências de 40 000 a 100 000 anos, entre as quais se destacam:

A extensão máxima do gelo não é mantida durante todo o intervalo. A ação abrasiva de cada glaciação tende a remover quase completamente a maior parte das evidências das camadas de gelo anteriores, exceto em regiões onde a camada posterior não atinge a cobertura total.

Glaciais e interglaciais[editar | editar código-fonte]

Dentro da glaciação atual, períodos mais temperados e mais severos ocorreram. Os períodos mais frios são chamados de períodos glaciais, os períodos mais quentes, interglaciais, como o Estágio Eemiano. Há evidências de que ciclos glaciais semelhantes ocorreram em glaciações anteriores, incluindo a Andino-Saariana e Karoo.

Os glaciais são caracterizados por climas mais frios e secos na maior parte da Terra e grandes massas de gelo terrestre e marítimo que se estendem desde os pólos. As geleiras das montanhas em áreas sem glaciação estendem-se a elevações mais baixas devido a uma linha de neve mais baixa. Os níveis do mar caem devido à remoção de grandes volumes de água acima do nível do mar nas calotas polares. Há evidências de que os padrões de circulação do oceano são interrompidos pelas glaciações. Os glaciais e interglaciais coincidem com mudanças na forçante orbital do clima devido aos ciclos de Milankovitch, que são mudanças periódicas na órbita da Terra e a inclinação do eixo de rotação da Terra.

A Terra esteve em um período interglacial conhecido como Holoceno por cerca de 11.700 anos, e um artigo na Nature em 2004 argumenta que pode ser mais análogo a um período interglacial anterior que durou 28.000 anos. As mudanças previstas no forçamento orbital sugerem que o próximo período glacial começaria pelo menos 50.000 anos a partir de agora. Além disso, estima-se que o forçamento antropogênico causado pelo aumento dos gases de efeito estufa supera o forçamento orbital dos ciclos de Milankovitch por centenas de milhares de anos.

Devido à ação humana (principalmente através de atividades industriais e do desmatamento florestal), o planeta tem experimentado no último século um período de aquecimento cada vez mais acelerado, quando, a esta altura, já deveria estar iniciando sua fase de esfriamento para entrar em uma nova era do gelo. Se por um lado esse aquecimento global evitaria uma nova glaciação e seus característicos contratempos; por outro está provocando grandes desastres ecológicos como furacões e tornados, secas e queda na diversidade biológica.

Além disso, o efeito do aquecimento global não representa um aumento de temperatura em todo o globo, mas sim na temperatura global média. Estudos de previsões dos efeitos desse aquecimento mostram que o derretimento das calotas polares por ele provocado, podem afetar as correntes marítimas, provocando longos períodos de forte glaciação no hemisfério norte, principalmente na América do Norte e Europa enquanto o hemisfério sul sofreria um forte aquecimento.

Processos de retroalimentação[editar | editar código-fonte]

Causas dos períodos glaciais[editar | editar código-fonte]

As causas dos períodos glaciais não são totalmente entendidas. Acredita-se que diversos fatores são importantes, entre eles: a composição da atmosfera; mudanças na órbita da Terra em torno do Sol conhecidas como ciclos de Milankovitch (e possivelmente a órbita do Sol em torno da galáxia); o movimento das placas tectônicas; variações da atividade solar; e o vulcanismo.[39]

Alguns desses fatores influenciam uns aos outros. Por exemplo, mudanças na composição atmosférica da Terra (especialmente as concentrações de gases de efeito estufa) podem alterar o clima, enquanto as próprias mudanças climáticas podem mudar a composição atmosférica (por exemplo, alterando a taxa na qual o intemperismo remove CO2).

Mudanças na atmosfera terrestre[editar | editar código-fonte]

Há evidências de que os níveis de gases de efeito estufa caíram no início das eras glaciais e aumentaram durante o recuo das camadas de gelo, mas é difícil estabelecer causa e efeito. Os níveis de gases do efeito estufa também podem ter sido afetados por outros fatores que foram propostos como causas das eras do gelo, como o movimento dos continentes e o vulcanismo.

A hipótese da Terra bola de neve sustenta que o congelamento severo no final do Proterozoico foi encerrado por um aumento no CO2 níveis na atmosfera, principalmente de vulcões, e alguns defensores do Snowball Earth argumentam que foi causado, em primeiro lugar, por uma redução no CO2 atmosférico.

Em 2009, foram fornecidas mais evidências de que as mudanças na insolação solar fornecem o gatilho inicial para o aquecimento da Terra após uma era do gelo, com fatores secundários como o aumento dos gases de efeito estufa sendo responsáveis pela magnitude da mudança.[40]

Posição dos continentes[editar | editar código-fonte]

O registro geológico parece mostrar que as eras glaciais começam quando os continentes estão em posições que bloqueiam ou reduzem o fluxo de água quente do equador para os pólos e, assim, permitem a formação de camadas de gelo. As camadas de gelo aumentam a refletividade da Terra e, portanto, reduzem a absorção da radiação solar. Com menos radiação absorvida, a atmosfera esfria; o resfriamento permite que as camadas de gelo cresçam, o que aumenta ainda mais a refletividade em um ciclo de feedback positivo. A era do gelo continua até que a redução do intemperismo cause um aumento no efeito estufa.

Existem três contribuintes principais do layout dos continentes que obstruem o movimento da água quente para os pólos:[41]

  • Um continente fica no topo de um pólo, como a Antártica faz hoje.
  • Um mar polar é quase sem litoral, como o Oceano Ártico é hoje.
  • Um supercontinente cobre a maior parte do equador, como Rodínia fez durante o período Criogeniano.

Como a Terra de hoje tem um continente sobre o Pólo Sul e um oceano quase sem litoral sobre o Pólo Norte, os geólogos acreditam que a Terra continuará a passar por períodos glaciais em um futuro geologicamente próximo.

Alguns cientistas acreditam que o Himalaia é um fator importante na atual era do gelo, porque essas montanhas aumentaram a precipitação total da Terra e, portanto, a taxa na qual o dióxido de carbono é lavado para fora da atmosfera, diminuindo o efeito estufa.[42] A formação do Himalaia começou cerca de 70 milhões de anos atrás, quando a placa indo-australiana colidiu com a placa eurasiana, e os Himalaias ainda estão subindo cerca de 5 mm por ano porque a placa indo-australiana ainda está se movendo a 67 mm/ano. A história do Himalaia se ajusta amplamente à queda de longo prazo na temperatura média da Terra desde meados do Eoceno, 40 milhões de anos atrás.

Flutuações nas correntes oceânicas[editar | editar código-fonte]

Outra contribuição importante para os regimes climáticos antigos é a variação das correntes oceânicas, que são modificadas pela posição do continente, níveis do mar e salinidade, entre outros fatores. Eles têm a capacidade de resfriar (por exemplo, auxiliando na criação de gelo da Antártica) e a capacidade de aquecer (por exemplo, dando às Ilhas Britânicas um clima temperado em oposição a um clima boreal). O fechamento do istmo do Panamá há cerca de 3 milhões de anos pode ter inaugurado o presente período de forte glaciação sobre a América do Norte, encerrando a troca de água entre os oceanos Atlântico e Pacífico tropicais.[43]

As análises sugerem que as flutuações das correntes oceânicas podem explicar adequadamente as recentes oscilações glaciais. Durante o último período glacial, o nível do mar flutuou 20-30 m à medida que a água foi sequestrada, principalmente nas camadas de gelo do hemisfério norte. Quando o gelo se acumulou e o nível do mar baixou o suficiente, o fluxo através do Estreito de Bering (o estreito entre a Sibéria e o Alasca tem cerca de 50 m de profundidade hoje) foi reduzido, resultando em aumento do fluxo do Atlântico Norte. Isso realinhou a circulação termohalina no Atlântico, aumentando o transporte de calor para o Ártico, o que derreteu o acúmulo de gelo polar e reduziu outras camadas de gelo continentais. A liberação de água elevou o nível do mar novamente, restaurando a entrada de água mais fria do Pacífico com uma mudança de acompanhamento para o acúmulo de gelo no hemisfério norte.

Variações na órbita terrestre[editar | editar código-fonte]

Os ciclos de Milankovitch são um conjunto de variações cíclicas nas características da órbita da Terra em torno do sol. Cada ciclo tem uma duração diferente, então às vezes seus efeitos se reforçam mutuamente e outras vezes se cancelam (parcialmente).

Vulcanismo[editar | editar código-fonte]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

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