Rotação da Terra desacelerou por 4 bilhões de anos e simulações indicam oceanos com mais oxigênio, mais alimento e atmosfera mais oxigenada

Estudo da Purdue University publicado na Science Advances liga a velocidade de rotação do planeta às condições que favoreceram a vida marinha.

Um dia na Terra já foi bem mais curto do que as 24 horas de hoje. Uma simulação feita na Purdue University, nos Estados Unidos, indica que a desaceleração gradual da rotação do planeta pode ter deixado os oceanos mais ricos em oxigênio e em nutrientes, condições úteis para a evolução dos animais marinhos. O estudo foi publicado na revista Science Advances, tem a doutoranda Ashika Capirala como autora principal e a professora Stephanie Olson como coautora.

A pesquisa trata de uma relação pouco explorada: como uma propriedade física básica do planeta, a velocidade com que ele gira, pode ter influenciado a química e a biologia dos mares ao longo de bilhões de anos.

Por que a velocidade de giro importa para a água

A rotação define a força de Coriolis, que influencia a direção e a intensidade com que água e ar se movimentam pelo planeta. Segundo Capirala, a Terra já chegou a girar quase quatro vezes mais rápido do que hoje.

“Rotation helps determine the direction and strength of circulation in the ocean and atmosphere because it sets the Coriolis force”, disse Capirala, que também é bolsista FINESST da NASA.

Reconstruir como os oceanos circulavam há centenas de milhões de anos é difícil. Além disso, a atmosfera nem sempre teve os 21% de oxigênio atuais, o que limitava o oxigênio dissolvido à camada mais superficial da água. Por isso, a equipe escolheu isolar um único fator, a rotação, e observar o que mudava.

Como o teste foi feito

Capirala rodou simulações em um modelo do sistema terrestre capaz de representar a circulação oceânica em três dimensões e acompanhar a distribuição de nutrientes e oxigênio. Olson concebeu o estudo original e os métodos e supervisionou o trabalho. Todas as simulações usaram a infraestrutura de computação de alto desempenho do Rosen Center for Advanced Computing, da Purdue.

Os resultados mostraram que reduzir a rotação de o dobro da atual até a metade melhorou a circulação global dos oceanos. Esse sistema, conhecido como circulação de revolvimento ou esteira oceânica, faz a água da superfície afundar levando oxigênio e depois voltar à superfície, em ressurgências, carregada de nutrientes.

Mais oxigênio no fundo, mais alimento na superfície

Com a circulação mais forte, o oxigênio aumentou no oceano profundo, onde viveriam animais maiores, e o suprimento de nutrientes para a superfície também cresceu. Na superfície, microrganismos fotossintetizantes, que dependem de nutrientes como fósforo e nitrogênio, formam a base da cadeia alimentar.

“This means that Earth’s oceans could have potentially provided better conditions for ocean oxygenation and animal evolution in the last ~500 million years as rotation slowed down”, afirmou Capirala.

Segundo a Purdue University, o estudo sugere que a desaceleração pode ter favorecido a oxigenação dos oceanos e a evolução animal nos últimos cerca de 500 milhões de anos.

O resultado inesperado com pouco oxigênio no ar

A equipe também testou cenários com atmosfera muito pobre em oxigênio, de 1% a 10% dos níveis atuais, parecidos com os de boa parte da história do planeta. Nesse caso, a rotação mais lenta aumentou a produção de oxigênio, mas ele não permaneceu na água.

“Instead, we found that atmospheric circulation changes led the oxygen to leave the ocean and enter the atmosphere. This was pretty surprising”, disse a pesquisadora.

O achado sugere que a rotação mais lenta pode ter ajudado a atmosfera a acumular oxigênio gradualmente, etapa importante para a habitabilidade por vida complexa. Trata-se de resultado de modelagem, e não de uma medição direta do passado.

O que muda na busca por vida fora da Terra

Os autores veem aplicação também em exoplanetas. Planetas parecidos com a Terra podem ter velocidades de rotação variadas. Se o mesmo fenômeno ocorrer neles, os que giram mais devagar que a Terra teriam mais chance de acumular oxigênio fotossintético detectável na atmosfera.

A NASA planeja o Habitable Worlds Observatory para estudar atmosferas de planetas com alto potencial de apresentar gases indicadores de vida, como o oxigênio. Para Capirala, estudos assim ajudam a decidir quais alvos priorizar.

O que isso significa para a Amazônia

O trabalho trata de escalas de tempo geológicas e de oceanos antigos, e não de mudanças atuais na região. Ainda assim, ele ajuda a entender o papel do oxigênio e dos nutrientes na vida marinha, tema que também importa para o litoral amazônico, onde a foz do Amazonas leva nutrientes ao Atlântico. O estudo, porém, não analisou essa área.

Os próximos passos apontados pelos autores incluem aplicar os resultados para modelar oceanos de eras remotas com mais precisão e relacioná-los às evidências de ambientes marinhos antigos preservadas em rochas e fósseis. O financiamento veio de programas da NASA, como Habitable Worlds e Interdisciplinary Consortia for Astrobiology Research, além do prêmio FINESST concedido a Capirala.

Com informações de Purdue University, Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences.

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