segunda-feira, 28 de abril de 2008

Prevenindo um futuro aquecimento global

Antes de qualquer coisa, devo afirmar a qualquer um que me leia que não apresentarei que o aquecimento global é fato, ou mesmo que seja teórica e empiricamente sólido nos moldes que é hoje alardeado. Nem mesmo abordarei fatos que o comprovam, até porque outros autores, diretores de documentário, palestrantes e jornalistas muito mais letrados e capacitados do que eu, com imensamente mais poderosos recursos visuais e artísticos já o fizeram.

Serei simples, embora necessariamente longo, e mostrarei que tais questões pouco interessam, pois ainda que o aquecimento global não esteja acontecendo, temos de nos mobilizar para que não sejamos um componente em sua certa ocorrência, a menor perturbação significativa do equilíbrio químico-energético do insignificante planetinha em que habitamos e embora agradável, é prisão terrível da qual ainda não podemos escapar.

Realizarei tal pretensa proeza passo a passo, e tal se mostrará simples e clara, e em cima disto, os inúmeros e mais aptos autores que apresentam o aquecimento global como processo em andamento e como fato, poderão continuar com seus alertas e conselhos de medidas, talvez agora, com uma pequena contribuição em sua luta.

Primeiramente iniciemos com a fonte única e fundamental deste possível problema, e exatamente por isso, de todos os principais mecanismos da vida e do clima da Terra.


O Sol como fonte de energia predominante do sistema solar

Basta alguns minutos sob o Sol forte de um meio de manhã, em qualquer lugar da Terra, para percebermos que o Sol é fonte de calor, e nem necessitamos saber como tal se produz e como tal chega a nós, e muito menos como age no todo de nosso ambiente. É claro que observar um vulcão, ao vivo ou pela televisão, nos trará a clara idéia de que nem de apenas Sol vive a produção de calor no sistema solar, muito menos em nosso planeta, mas tal fonte de calor pode ser desprezada, e como veremos adiante, sua importância no que trataremos é mais pelas substâncias que produzem os geologismos do que pelo calor que liberam, que só terá significância em minas e mesmo em nossos spas de águas termais.

Assim, podemos ter como certo que o que nos interessa é o calor produzido pelo Sol, e como este reage com o ambiente, e para encerrar qualquer dúvida sobre isto, lembraria que há vulcões tanto no Alasca quanto na Antártida, e mesmo assim, regiões próximas a eles não se tornam mais quentes e nem seus ventos são mais mornos do que qualquer de nossas praias ou verões de céu limpo, mesmo em latitudes dali próximas. Mas antes de mostrarmos como o Sol distribui sua energia e produz temperaturas pelo sistema solar e neste o nosso planeta, um resumo sobre calor e sua transmissão, na linguagem até simplória.


Algumas noções sobre calor

Para descrever a transmissão de calor, pois o conceito de temperatura temos de maneira praticamente nata, a menor queimadura ou sensação de frio, nada melhor que as formas de cozinharem os povos suas carnes.

O calor se transmite por condução, como quando um bife é colocado sobre uma chapa quente, e cozinha pela transmissão direta de vibração das moléculas (que podemos tratar como o que seja temperatura) e átomos do metal para o líquido na superfície da carne, e camada após camada de líquidos e tecidos, termina por cozinhar toda a peça de carne. O calor se transmite por uma leve mudança da condução, que é por um fluido em movimento, que absorve calor de outra fonte, muda de posição e o transmite para outra posição. Assim se dá parcialmente com as carnes em fornos, e especialmente, com os bem feitos churrascos em churrasqueiras de churrascarias (perdão pela sonoras mas grosseiras aliterações, irresistíveis), em que ar quente sobe das brasas e passa seu calor para a carne.

Mas há uma terceira forma, e esta é predominante no sistema solar e qualquer sistema estelar, embora relativamente rara no nosso dia a dia prático, mas estamos imersos nela.


A irradiação


Por irradiação é feito o tradicional churrasco campeiro gaúcho, que mesmo em meio ao vento, brasas em suficiente quantidade emitem radiação infravermelha, esta aquece a carne, e não se necessita contato, nem mesmo fluxo de ar quente, para tal realizar. É a radiação que mesmo sem contato com coisa alguma além de ar frio, em frente a uma churrasqueira, uma lareira, uma fogueira ou do incêndio de um "engolidor de fogo", sentimos calor em nosso rosto.

A transmissão de radiações infra-vermelhas é o mecanismo fundamental de transmissão de energia térmica no sistema solar a partir de sua fonte predominante, o Sol, e se dá até em microondas, mas neste caso, pode ser a importância das microondas desprezada, embora as tratemos para entender uma questão peculiar.

Todos que têm microondas sabem que estes aquecem diretamente água, as vezes alimentos de maneiras diferentes, como pão com geléia, na qual o pão fica suficientemente quente, enquanto a geléia fervente, ou ainda possuem aquele prato que esquenta mais que qualquer outro, ou mesmo aqueles que não podem ser colocados no microondas. Isto se dá porque há moléculas que são mais eficientes em converter determinadas frequências de radiação em calor que outras e o mesmo se dá com outras moléculas em relação a radiação infravermelha.

Assim como o Sol produz luz visível e até invisível na forma de ultravioleta, que esteve muito na moda ser tratado como sério problema ambiental, produz imensa quantidade de radiação infravermelha, e esta, ao contrário das microondas, é também produzida por todo o corpo quente e tal questão se mostrará fundamental adiante.


Os planetas

Antes de tratarmos de nosso planeta e sua atmosfera, especificamente, qualquer pessoa observa que a proximidade com uma lareira implica em mais sensação de calor, e mais distância em menos, assim, os planetas também apresentarão tal comportamento, apenas numa escala maior.

Logo, muito antes de qualquer instrumento de medida e sondas, os cientistas e até autores de ficção científica já sabiam que planetas mais próximos do Sol eram mais quentes e os mais afastados mais frios, e balisavam tais afirmações pela própria Terra e por noções desde simplórias até profundas de Física que tinham no século XX a caminho de três séculos, com poderosos tratamentos matemáticos inclusive.

Assim, Mercúrio seria o mais quente, Vênus temperatura entre a da Terra e a de Mercúrio, Marte mais frio e assim por diante. Na confiança de tal sólido raciocínio, escritores até de sólida formação científica como Isaac Asimov criaram imagens de Vênus com oceanos mornos e "sapos" exóticos, e filmes dos anos 50 o trataram como uma enorme floresta tropical, inclusive com "dinossauros".

Com os avanços da astronáutica e astronomia, chegou-se a valores de temperaturas para Mercúrio, situado na média a 57,9 milhões de quilômetros do Sol, entre -183 e 427 °C com média de 167 °C. Para Vênus, situando-se em média a 108 milhões de quilômetros do Sol, paradoxalmente ao teorizado, temperaturas médias e praticamente homogêneas da ordem de 462 °C. Aqui, já primeiramente, percebe-se que há um pequeno problema, no extremo mínimo das temperaturas de Mercúrio, que pode ser explicado pela convecção da atmosfera, que não existindo de maneira significativa neste, pouco distribui seu calor recebido e este se perde para a vastidão do espaço, e causa tais extremos baixos, tanto em seus pólos, como em seu lado no momento escuro, como nas suas profundezas não iluminadas, exatamente como, a seu modo, em nosso planeta.

Guardemos com cuidado a noção que os planetas perdem energia para o espaço, tal nos será deveras útil. Antes de analisarmos o problema que passou a ser Vênus, neste momento da história da ciência, apresentemos nosso planeta: raio orbital médio de 149,6 milhões de quilômetros, temperaturas mínima de -89°, máxima de 60° e média de 9°C.

A distância e a convecção justificam as diferenças em relação a Mercúrio, mas o que explicaria Vênus?

Antes de apresentarmos a resposta, observemos também, para ilustrar ainda mais do que trataremos, a peculiaridade de Tritão, satélite de Netuno, cuja temperatura à superfície é de cerca de -235 graus Celsius, que é é a mais baixa temperatura jamais medida no sistema solar, ainda mais baixa que a temperatura média de Plutão (cerca de -229°C), e Plutão fica a nunca menos de 4,4 bilhões de quilômetros do Sol. Isto se dá pelo simples fato que Tritão é menos absorvente à radiação infravermelha que Plutão.

Assim como a dissipação do calor para o espaço, esta absorvidade nos será de extrema valia como conceito mais que em Vênus, posteriormente para tratarmos nosso planeta.


O efeito estufa


O que explica a exagerada temperatura de Vênus é o que é no básico conhecido pelos jardineiros de reis desde a Renascença, e elevado ao nível de arte grandiosa pelos arquitetos, engenheiros e botânicos vitorianos em jardins botânicos que conservavam ambientes agradáveis isolados dos mais rigorosos invernos. Havendo um ambiente que permita entrar a luz do Sol, que gera calor, mas que não o permita sair para o ambiente, este se aquecerá. O detalhemos, embora no caso específico da atmosfera, o nome apenas é uma analogia, pois os mecanismos são um tanto diferentes.

De maneira extremamente resumida e genérica, efeito estufa no sentido atmosférico é ter-se um gás em um conjunto de gases que absorve radiação infravermelha e aquece os gases com que divide esta mistura. É como a água nos alimentos, que absorve radiação de microondas, ganha temperatura e aquece o restante do alimento ao seu redor. Igualmente, nada mais simples mesmo quando comparado a semelhantes fenômenos domésticos.

Nada mais simples, mas há um pequeno detalhe, uma pequena diferença, e a apresentemos.

Em massas significativamente grande de gases, e parecem que assim são atmosferas, os gases que primeiramente recebem e absorvem a radiação transmitem seu calor por convecção para os outros gases, e estes até ao seu "recipiente", seja ele um oceano e a crosta terrestre e a "amarra" que é a gravidade. Estes gases, líquidos e sólidos, até pouco absorvedores de radiação infravermelha, ao adquirirem temperatura, a liberam para o universo, quanto mais para a atmosfera, este calor em forma de radiação infravermelha, e como inicialmente, esta é novamente absorvida preferencialmente, produzindo aumento de temperatura, nas moléculas de gases do efeito estufa que mal a poderiam ter liberado. Assim, a radiação infravermelha se "aprisiona" nesta atmosfera, justificando o termo "estufa".

Em escala muitíssimo maior, Vênus o mesmo faz, e a um nível que o torna o planeta mais quente do sistema solar, e pela sua atmosfera que opera em poderosa distribuição por convecção, o faz ter também a menor variação de temperatura em sua superfície de todos os planetas.
Observemos também, que sendo sua atmosfera extremamente espessa, densa e pouco transparente, quem se aquece são os próprios gases de sua atmosfera, e não propriamente o solo que aqueça os gases por convecção, situação que se mostrará um tanto diversa em nosso planeta.

Portanto, o que chamamos de efeito estufa indepede diretamente do aquecimento por convecção, mas tal como vemos na Terra, pode receber a soma deste, quando lembramos do caso dos frios de Mercúrio. Destaquemos também que uma refletividade de luz visível não implica em refletividade de radiação infravermelha, como vemos em Vênus, que é altamente reflexivo a luz visível, e brilhante no céu, porém, ainda sim, apresenta efeito estufa altíssimo.

Temos de nos perguntar, após ter conhecido o exemplo máximo de Vênus e entendendo que efeito estufa existe, e é inequívoco, se ele ocorre no nosso planeta, e se por acaso já modificou seu estado ao longo de sua história, pois tal poderá nos ser um problema se por acaso voltar a ocorrer. Antes de abordarmos isso, tratemos dos gases que causam tal efeito, e como se comportam em nossa atmosfera.


Os gases do efeito estufa

O efeito estufa, especialmente o que seja atmosférico, desde sua descoberta por Jean-Baptiste Fourier, em 1827, e suas posteriores medições por John Tyndall para o caso do gás carbônico (dióxido de carbono, CO2) e vapor d'água, em 1860, e a teorização de Svante Arrhenius, em 1896, de que a duplicação da quantidade de CO2 na atmosfera poderia aumentar a sua temperatura de 5 a 6ºC. Com o avanço do estudo do fenômeno, se determinou que além do vapor d'água e do dióxido de carbono, o óxido nitroso (N2O), e porteriormente os perfluorocarbonos (PFC's ) também o seriam. Os últimos têm tido seu volume apenas variado na atmosfera pela ação humana, e abrindo parênteses em nossa apresentação, lembremos que devido ao seus efeitos na camada de ozônio, que é um processo já suficientemente controlado pela humanidade, possuem pouca importância no que tratamos.

Acrescentemos que não só o vapor d'água é absorvente de radiação infravermelha, mas também a água líquida, de onde a enorme área de água de nosso planeta funciona como um absorvente superficial de energia e transformação em calor e elevação de temperatura, o que apenas acrescenta calor a ser trocado no processo que abordamos, mas como dependenmos de água de forma vital, nem nos preocupemos com tais questões. O óxido nitroso possui taxas não significativas frente ao CO2, portanto, nos concentremos nos dois principais e que se mostram relacionados pelo carbono.

Aliás, por que temos tanto carbono?


O carbono como fruto dos processos estelares

Temos de alertar que o carbono é elemento bastante abundante, desde no total dos seres vivos na Terra, em todos os combustíveis fósseis, como nos calcários e diversos carbonatos inorgânicos, como na forma pura de diamante e grafita, pelo simples fato que é e foi produzido em quantidades gigantescas nas estrelas que ainda existem e que em sua "morte" e explosões deram origem ao nosso Sol e seus planetas, e forma parcela significativa da própria massa dos planetas gigantes gasosos, como Júpiter, a atmosfera de Vênus e para em parte nossa sorte, da Terra.


Metano e oxigênio, e a atmosfera primitiva


Da mesma maneira que em Vênus, nossa primitiva atmosfera apresentava-se com alto teor de CO2, e em adição vapor d'água, nitrogênio e metano. Com o surgimento da vida, massas enormes de metano foram combinadas com a água e o nitrogênio (seja na forma de amônia, seja não) para formar massas de simplíssimas bactérias e dentre estas, algumas puderam processar CO2 atmosférico e transformá-lo em recursos, como ainda fazem as chamadas cianobactérias, suas descendentes diretas, como a Spirulina, como as plantas e algas, na mais importante reação da natureza com tal gás, que pode ser apresentada de maneira genérica na seguinte forma:

6 CO2 + 12 H2O + luz → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

Esta reação sofre variações de seus produtos e de seus coeficientes, mas modularmente, o é assim em qualquer um dos seres vivos que faça fotossíntese e das moléculas que produzem a partir de dióxido de carbono e água. Esta reação, desde o aparecimento dos seres vivos que transformam CO2 em carbohidratos, que é aquele produto ali generalizado, jogou na atmosfera oxigênio, até então inexistente, e tal permitiu a existência de outro tipo de bactéria, com a qual somos simbiontes, que são hoje os nossos corpúsculos chamados mitocôndrias.

Tais agora corpúsculos, aliados com outras bactérias, a ação dos raios e incêndios nos seres vivos ou seus restos, ou mesmo a decomposição vulcânica de diversos minerais, aliada a própria emissão de CO2 pelos geologismos, devolvia este CO2 para a atmosfera, e embora a atmosfera tenha mudado drasticamente de composição, estabeleceu-se um fluxo de CO2 para os fotossintetizantes, e a devolução deste pelos seres vivos e outros processos, continuamente, embora variante, até que tal ciclo estabeleceu-se como predominante em todo o sistema ecológico posterior na Terra.

Poderíamos aqui despejar enorme número de reações de compostos de carbonos diversos e minerais para mostrar quimicamente a devolução de CO2 para a atmosfera, mas nos concentraremos em duas extremamente simples e uma um tanto diversa.

C + O2 → CO2

Esta equação descreve mesmo a reação de diamantes a altíssima temperatura com o oxigênio da atmosfera até o carvão de nossas churrasqueiras, e mesmo a queima de gordura em nosso corpo, em determinado nível, embora um tanto distorcida do exato que ocorre.

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Esta também mostra parte das reações que acontecem em inúmeros processos naturais, e deve ser destacada para mostrar que atmosfericamente, o metano, embora muito mais poderoso como gás de efeito estufa que o CO2, não precisa ser tratado com muito cuidado no todo do problema, pois converte-se em meio a uma atmosfera como a nossa em CO2, e até pelo seu volume possível de se manter incólume à ação do oxigênio, seja lentamente, seja em qualquer explosão fortuita.

Por último, temos a decomposição do carbonato de cálcio, que é exatamente parte do que fazemos para conduzir muitas de nossas construções e muito de nossa indústria.

CaCO3 → CaO + CO2

Agora percebamos, que de todos as reações que podemos ter de reações de uma miríade de compostos de carbono, produzindo CO2, somente nas reações da fotossíntese o colocamos novamente em moléculas "queimáveis". Então, neste jogo de equações, temos o ciclo de carbono, que é fundamental para que nosso planeta não seja uma bola de superfície gelada, como apresentaremos, nem um Vênus mais distante do Sol.


As glaciações e a "bola de neve"

Como muitos pontos na história da ciência, idéias antes tomadas como certas, e já apresentamos uma, posteriormente se mostram errôneas e/ou incompletas e agora, apresentaremos mais um. Durante anos, os cientistas consideraram que a terra passou de um passado quente e direcionou-se a uma oscilação entre a temperatura que hoje temos, entre variações no passado entre climais mais quentes e as eras glacias. Mas sabemos hoje que estavam errados.

Cálculos levaram os cientistas durante o período da Guerra Fria, calculando os efeitos de um "inverno nuclear", causado por partículas jogadas na atmosfera terrestre por explosões nucleares, fenômeno que similares adiante trataremos, a perceber que abaixo de um determinado nível de absorvidade de infravermelho na atmosfera, e acima de uma determinada refletividade, o balanço de calor fornecido pelo Sol, e do perdido para o espaço, tenderia a fazer a Terra conduzir-se para um estado de congelamento total, que podemos definir como sua temperatura mínima possível em função de sua composição média e posição em relação ao Sol.

Os fundamentos físicos de tais hipóteses e sua teorização em termodinâmica nesta escala foram apresentados pela primeira vez no artigo "The effect of solar radiation variations on the climate of the earth.". do pesquisador M.I. Budyko em 1969 no periódico Tellus (21: 611-619.). Estabelecido que tal situação era fisicamente possível, outros cientistas, em especial geólogos e paleontólogos, começaram a tratar de associar inúmeros registros de rochas com claros sinais de erosão por geleiras, mais do que nítidos, em diversos pontos do globo, em todos os continentes.

Tal hipótese de uma glaciação global foi chamada de "hipótese da Terra bola de neve" e hoje é sólida ao ponto de nem mesmo ser mais criticada em suas principais afirmações e é fundamental para se entender um determinado andamento da evolução dos seres vivos e da própria formação de inúmeras regiões e suas rochas e inclusive, levou seu período geológico a ganhar o nome de Criogeniano.

Observemos que as formas de vida já existiam desde 3,7 a 3,8 bilhões de anos atrás, e portanto, tal período, que é localizado em entre 850 milhões e 630 milhões de anos atrás, não foi determinante com seu fim na formação da vida, mas sim, em sua presença em volume, como tal evidencia-se nas formas de vida simples como ainda existem no Ártico e Antártico, em pleno gelo.

Acrescente-se que em 1998, Paul Hoffmann e Daniel Schrag, da Universidade de Harvard, apresentaram que este período apresentou igualmente variações em sua intensidade e escala pelo glogo, sendo, portanto, variável, como sempre se mostrou o clima do planeta, mesmo em suas flutuações maiores como esta e posteriores, de maior temperatura e mesmo dentro dos limites bastante fortes que temos, que são resultantes da geração de calor pelo Sol e da perda para o espaço, que não podem ser nem maiores nem menores que valores bastante estritos.

Sabendo-se que não teria sido a vida que o encerrou, pois não significante, nem variações na emissão de energia pelo Sol que se mostra bastante constante no tempo, qual a hipótese para o seu fim e o reestabelecimento de uma temperatura média global que permite a formação das grandes massas de água líquida e seus ciclos de chuva que nos períodos posteriores?

A resposta está em qualquer erupção vulcânica, pois embora os geologismos não sejam capazes por si de aquecer a Terra com sua quantidade de energia disponível, o são de sinergizar com o Sol fenomenologias de esfeito estufa na atmosfera, e como vimos, o carbono é abundante, assim como o oxigênio, na geologia de nosso planeta, e como evidencia-se inclusive nos chamados "poços da morte" na África*, sua produção de CO2 pode ser extremamente significativa ao ambiente.

*"Poços da morte" são regiões baixas, próximas a fontes geológicas de dióxido de carbono, na qual morrem animais, especialmente de pequeno porte, que se aventuram em meio a suas vegetações exuberantes em meio a atmosfera saturada de CO2, que os leva a estados letárgicos e posteriormente à morte por simples asfixia.

Assim, por acúmulo de CO2 na atmosfera, erupção após erupção, e sem algas suficientes nem muito menos florestas para por fotossínteses transformar aquela massa crescente de carbono, o efeito estufa, motorizado pelo permanente e muito mais poderoso Sol, prevaleceu sobre a perda de calor, e uma era de ecologia antes não existente, e a partir de então, mesmo com tropeços e variações de maior escala, como sempre presente , se estabeleceu.

O conjunto de fenômenos que resultou na "bola de neve" ainda hoje, é o mesmo que em parte nos faz possuirmos montanhas geladas mesmo nas mais tropicais latitudes, e mesmo sob o mais intenso Sol, e notemos, em meio exatamente a atmosferas não adequadas a reter calor e em ambiente de superfícies tais que não aquecem-se o suficiente e mesmo quando aquecidas, não possuem gases que tal temperaturas mantenham e retenham a permanente e predominante dissipação para o espaço.

Para fecharmos este bloco, tratemos de colocar as flutuações menores da formação de gelo, que são as glaciações, que como evidencia-se nas maiores florestas da Terra que são as florestas geladas do hemisfério norte, e na presença de mamíferos de grande porte como os mamutes de nosso passado, e mesmo hoje com as baleias no Ártico e Antártico, na verdade nunca foram um problema terrível e devastador para a vida, e podem ser, inclusive, nossa permanente garantia de nem voltarmos a ser uma bola de neve nem um Vênus mais ameno, mas ainda asim, mortal.

Além do grande período de completo congelamento, a Terra flutua no volume-área de suas massas de gelo, especialmente as do norte em ciclos relativamente bem estabelecidos e hoje conhecidos, tanto na história, pelos geólogos e paleontólogos, quanto em seus mecanismos formadores, pelos paleoclimatólogos e climatólogos em conjunto com astrofísicos e astrônomos. Os motivos e seus mecanismos seriam por demais extensos para serem detalhados aqui e agora, e seriam o somatório de determinados movimentos da Terra no espaço e o que estes causam em seu posicionamento e movimentos em relação ao Sol.

A Terra possui a precessão de seus equinócios, que é a modificação de seu eixo de rotação em relação ao plano de sua órbita ao redor do Sol, e que se dá em ciclos de 25.800 anos. Mesmo neste movimento, a Terra ainda apresenta uma sutil variação de valor desta inclinação, que forma um cone, e portanto, temos um ciclo sobre ainda outro ciclo, uma obliquidade. A Terra também possui uma variação de sua excentricidade orbital, já que o Sol está num dos focos de uma elipse que é sua órbita, e tal elipse pode variar em forma, tendendo a ser mais circular ou ainda mais alongada.

A Terra, por fim, apresenta uma variação do ângulo do plano que esta órbila elíptica faz ao redor do Sol, em relação ao conjunto dos outros planetas, digamos, um plano médio do sistema solar. Esta variações orbitais são chamadas de ciclos de Milankovitch (Milutin Milanković, engenheiro e geofísico sérvio, 1879-1958).

Tais ciclos, como os populares "biorrítmos" dos anos 70 e 80 e ainda hoje em determinados círculos de "seguidores" determinariam os nossos ânimos, determinam o comportamento da Terra em relação à recepção de radiação solar, e se radiação, incluiriam as infravermelhas, e portanto, destaquemos, sua possível temperatura, portanto, somando aqui, também a composição da atmosfera e a refletividade da superfície.

Aqui, recomendaria para uma noções extras sobre tal tema uma consulta a onipresente e bastante confiável Wikipédia em inglês.

Milankovitch cycles - http://en.wikipedia.org/wiki/Milankovitch_cycles

Mas houve também outro conjunto de fenômenos, que não foram tão cíclicos e nem voltados na direção da diminuição de temperatura, e estes sim, foram devastadores para a vida, e estes detalharemos mais profundamente.


Os períodos de extrema temperatura e as extinções em massa


Assim como saltei por analisar qualquer era glacial passada além da maior de todas, e nem mesmo me concentrei na última, apenas me concentrarei em dois períodos marcantes de nosso passado, intimamente ligados ao que ponto quero neste texto chegar.

Primeiro, apresentemos a marcante extinção do Permiano-Triássico, que ocorreu há aproximadamente 251 milhões de anos. É o exemplo extremo das extinções conhecidas na história da vida, e atingiu 95 % das espécies do planeta, alterando completamente o curso da evolução, tanto em fauna quanto em flora, e conduzindo ao que popularmente chamamos de era dos dinossauros.

Sua causa, hoje, é atribuída com bastante confiança a uma mega-erupção na massa de terra que hoje é a Sibéria, causando uma elevação de temperaturas da ordem de 5 °C na temperatura média terrestre pelo inabsorvível CO2 na escala que uma erupção de grande escala produz.

Este primeiro aumento de temperatura teria, assim como na atmosfera, aumentado a temperatura dos oceanos, e estes, ao aquecerem-se, liberam uma das formas de carbono presente na crosta terrestre, que é o metano na forma de "hidrato de metano", uma mescla de metano com gelo no fundo dos oceanos. Este metano, nestas situações extremas tremendamente significativo, jogado na atmosfera, teria elevado em mais 10°C a temperatura do planeta e tal elevação de temperatura não foi suportada nem permitiu no tempo a adaptação das formas de vida.

Outro período se destacar é o Cretáceo, período final da era dos dinossauros, que apresentou também elevação global das temperaturas da Terra por erupções vulcânicas e total de carbono na atmosfera, e tal se deu, que mesmo animais que propriamente não são comprovadamente animais aptos a enfrentar com pelos e penas climas frios, possuem fósseis encontrados a apenas 15° de latitude dos pólos do período. A extinção final deste período não é atribuida pelos pesquisadores como rsultante de um macroaquecimento lobal e suas consequências, mas sim devido a uma grande colisão meteorítica, mas apenar disso, podemos tomar estes dois momentos da história como a sólida base do argumento que pretendemos.


A absorção de carbono e sua principal reação

Se tais colossais massas de carbono foram liberadas na atmosfera, e ainda estamos aqui, como também estiveram antes de mudanças e finalmente tragédias os dinossauros, durante todo o Mesozóico, entre 251 milhões a 65 milhões de anos atrás?

A resposta é elementar, e está no simples fato que plantas "se alimentam" de carbono e o Sol é fator predominante e permanente em todos os processos vivos, ainda que muito indiretamente. Assim a reação de fotossíntese, na primeira disponibilidade de reagentes, e de sua fonte de luz, provê a transformação de bilhões de toneladas de CO2 atmosférico e diluído nos oceanos em bilhões de toneladas de carbohidratos e diminuem a concentração deste e liberam o oxigênio a atmosfera, permitindo a abundância de animais e outros e reduzindo o agora acredito, já indiscutível efeito estufa na escala planetária.

Tais reservas de carbohidrato, obviamente, não são apenas crescentes, mas podem flutuar, pois as mesmas espécies de árvores que hoje incendeiam na América do Norte, por exemplo, eram praticamente as mesmas no tempo dos dinossauros incendiavam, e igualmente as plantas aquáticas que hoje se decompõe nos pântanos do mundo similares se decompunham quando nem os dinossauros viviam, e as algas e bactérias microscópicas que também se decompõe hoje são similares quando não as mesmas que as que se decompunham liberando CO2 e metano quando nem mesmo qualquer animal habitava os continentes.

Mas assim como incendeiam as florestas e se decompõe-se as plantas e algas, junto com diversos outros seres vivos de todos os reinos, e jogam novamente o carbono na atmosfera, também o ocultam e mostraremos como e onde.


Os esconderijos do carbono


Embora acima tenha arranhado a questão de metano aprisionado no fundo dos oceanos e seu perigoso desprendimento, não é só em gás que possa se sublimar repentinamente que oculta-se o carbono em nosso planeta, e que possa ser libertado.

Milhões de toneladas de árvores foram cobertas na história da Terra ao longo de milhões de anos por enchentes e cinzas vulcânicas iguais as que hoje ainda o fazem. Igualmente quilômetros quadrados de pântanos. Igualmente, milhões de toneladas de animais diversos, que alimentaram-se dos seres fosfossintetizantes, morreram com estas florestas e pântanos, e em especial, transformaram plantas e outros seres vivos que ou devoraram ou decompuseram, produzindo proteínas e gorduras, depositaram-se nos vastos fundos dos oceanos, produzindo camadas e mais camadas de substâncias químicas a serem modificadas ao longo do tempo pela permanente geologia de nosso planeta, mas mantendo em maior quantidade nestes depósitos o carbono. Estes são os nossos combustíveis fósseis em todas as suas variações: o carvão, a turfa, o petróleo em inúmeros variações de composição e inúmeras formas de armazenamento em minerais, assim como o gás natural.

São estes exatamente os que queimamos, ou mesmo os que modificamos, produzindo plásticos e outros produtos, e estes são exatamente os que mais cedo e até imediatamente, ou mais tarde, virarão novamente CO2 na atmosfera.

Claro que alimentam as plantas, inclusive, obviamente, as que plantamos. Mas notemos que não estão voltando para de onde os tiramos, logo, temos já um pequeno problema e o pior, que não é realmente o maior, e aqui estará meu argumento final.


A nossa liberação de carbono

Temos sempre em vista que devemos diferenciar e mais que isso não confundir o que seja taxa com o que seja montante.

Até desconsiderei que animais marinhos mortos levam para o fundo dos oceanos carbono. Claro que os processos de formação de carbono na forma de combustíveis fósseis continuam. Claro que ele fixa na natureza em conchas de moluscos e corais, mesmo em escala significativa. Claro que os nossos processos, mesmo com toda nossa escala industral ainda é pouco significativo frente aos processos naturais (como se não fosse de minha natureza lembrar que também fazemos parte da natureza, mesmo com nossos conceitos sobre o que possa ser definido como artificial) e inclusive citarei números de quem faz afirmações contra o que seja o aquecimento global.

Um exemplo de tais afirmações pode ser visto nesta citação: "Antes de tudo, convém ressaltar que mais de 97% das emissões de CO2 são naturais, cabendo ao homem menos de 3%, total que seria responsável por uma minúscula fração do efeito-estufa atual, algo em torno de 1,1%." (AQUECIMENTO GLOBAL: NATURAL OU ANTRÓPOGÊNICO ?; Luiz Carlos Baldicero Molion; Instituto de Ciências Atmosféricas, Universidade Federal de Alagoas; http://www.alerta.inf.br/files.php?file=Molion_aquecimento_natural_ou_antropogenico.doc. ).

Como já ouvi autoridade em clima que se opõe ao aquecimento global afirmando em entrevistas que o volume de gás carbônico produzido pelo homem é 0,6 % do total produzido pela natureza.

E como tenho quase o vício de levar argumentos ao extremo, e colocar o que chamo de "números críticos", colocarei tal número em 0,1 % e farei a seguinte pergunta: O que interessa a variação e participação se o que interessa é o acúmulo? Ou seja: taxa de variação de um montante não é o montante variado.

Para encerrar uma possível discussão, se acumularmos 0,01 % do CO2 do cliclo de carbono na atmosfera, e este acúmulo, como acúmulo que é, não for absorvido em algum ciclo, em 100 anos colocaremos 1% do CO2 dos ciclos totais na atmosfera, e pouco interessa o restante do ciclo.

Assim, só para apresentar números, existem estimativas de que de 1971 a 1990, 230 bilhões de toneladas de carbono na forma de CO2 foram introduzidos na atmosfera terrestre pela queima de carvão e petróleo, assim como entre 1850 e 1990 estima-se em 120 bilhões de toneladas de carbono na forma de CO2 transferidos para a atmosfera na forma de desmatamento (Efeito Estufa - Um problema que envolve todas as nações - www.fbds.org.br - http://www.fbds.org.br/IMG/doc-13.rtf.).

Some-se a estes evidentes fatos que as estimativas sobre combustíveis fósseis apontam que possuímos carvão para mais 400 anos, gás natural para um tempo de século, certamente, e petróleo aos que tudo nos mostra, para ainda um tempo mais otimista como reserva energética e lamentável para nosso problema do que as mais otimistas estimativas do século XX, exatamente porque ampliamos nossa escala e rigor de prospecção, além de seus métodos de aproveitamento, que se no séc. XIX tiravam pouco petróleo de qualquer poço, hoje tiram até praticamente a última gota de todos, e estes todos hoje são muitos. Isso sem falar no próprio uso do metano dos hidratos de gás pelos oceanos.

Estas movimentações da massa de carbono do subsolo e da alteração da biomassa terrestre pela atividade humana, levaram a medida do CO2 na atmosfera de 313 partes por milhão (ppm) em 1960 para 375 ppm em 2005, com uma taxa máxima registrada em bolhas de gelo glacial em aproximadamente 300 ppm, logo, não se discute que estamos alterando, e para maiores valores, a participação em CO2 na nossa atmosfera.

Mas por incrível que pareça para meu argumento final, esqueçamos deste detalhe, embora em texto futuro espero encarar o assunto que muito me atrai que é a humanidade como "força geológica".

Para mais dados e diversas referências confiáveis inclusive em opiniões divergentes, novamente: Greenhouse effect http://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_effect


O resfriamento global

Em medições desde os anos 40-50, destacadamente apresentadas por S. Ichtiaque Rasool e Stephe H. Schneider no artigo "Atmospheric Carbon Dioxide and Aerosols: Effects of Large Increases on Global Climate" na Science em julho de 1971, independentemente dos fundamentos do efeito estufa (notem que não estamos aqui falando sobre aquecimento global) formou-se a conceituação de que a crescente atividade humana desde a revolução industrial seria também causadora do aumento da refletividade da atmosfera à luminosidade e radições infravermelhas pelos aerossóis de partículas.

Este entendimento da atividade humana como fator de modificação do clima terrestre, completamente independente do efeito estufa, foi somado pelo crescente entendimento dos seus mecanismos modelagem e simulação de seus efeitos, tanto pelo estudo de um possível inverno nuclear quanto dos diversos invernos vulcânicos, tanto pela vulcanologia quanto pela paelontologia, e da relação destes com o processo evolutivo humano (o que adiante abordaremos em mais alguns detalhes) e como todos estes campos são interligados pelo seu fator básico, formaram um campo ainda mais sólido que o que seja hoje a discussão sobre aquecimento global.

Entende-se também que especialmente nos países mais desenvolvidos, até porque partículas são mais perturbadoras, em especial nas áreas urbanas, que um gás inofensivo (relativamente) e invisível, ao longo do desenvolvimento de nossas tecnologias e escalas industriais, a emissão de partículas foi sendo diminuída principalmente após os anos 50. O que é de se destacar neste ponto é que por isso qualquer efeito esfufa que por um acaso estivéssemos sujeitos, estaria sendo contrabalançado por um bloqueio ao infravermelho.

Mais uma vez, para complementar noções e vastas referências:

Global cooling http://en.wikipedia.org/wiki/Global_cooling

Global dimming http://en.wikipedia.org/wiki/Global_dimming

Mas o mais importante no meu argumento, e que o acima passa a partir de ser agora apenas parte, e não necessariamente significativa, é o que apresento agora, que condensa tudo que apresentei, lembrando: efeito estufa, gases vulcânicos, modificações possíveis da composição da atmosfera, e suas graves consequências para a vida, quanto mais para a nossa em especial.


As catástrofes vulcânicas e seus invernos


Já citamos o salvador efeito estufa da "Terra bola de neve", já citamos a extinção do Permiano, já citamos o clima do Cretáceo. Agora, apoiados nos efeitos recém apresentados, apresentemos alguns "invernos" súbitos, para não ser acusado que só falei uma vez de esfriamento, mas exatamente por estes invernos, temos a certeza de que certos fenômenos podem vir a se repetir, e em enormes escalas.

A primeira que abordo é fundamental para se entender a atual diversidade humana, e inclusive seu processo de ocupação do mundo, é a erupção ocorrida entre 70 a 75 mil no vulcão onde hoje é o lago Toba, em Sumatra, que causou um "efeito gargalo" na população humana de algumas centenas de milhares a talvez 10 mil ou mesmo mil casais (Stanley H. Ambrose (1998). "Late Pleistocene human population bottlenecks, volcanic winter, and differentiation of modern humans". Journal of Human Evolution 34 (6): 623–651).

É de se destacar que desde este evento, uma erupção desta escala, tem sido, desde este período, ausente em nossa história, mas de forma alguma deixará de ocorrer, e tal se dará novamente mais cedo ou mais tarde, até porque o vulcão Toba não está dentre os maiores da história da Terra, nem entre os maiores hoje existentes, ainda que há bastante inativos.

Posteriormente, podemos citar mais recentemente, e com especial destaque, os eventos do século XIX, já numa época de muito mais seguros registros de fenômenos climáticos, como a erupção do Tambora, na Indonésia, em 1815; a notória em número de vítimas diretas erupção do Krakatoa, em 1883, e mesmo, já no século XX, por exemplo, na erupção do Pinatubo, nas Filipinas, em 1991, onde podemos nos poupar de lembrar a que ponto chegamos no levantamento de dados sobre produção agrícola e climatologia.

Recomendo: Volcanic winter http://en.wikipedia.org/wiki/Volcanic_winter

Todas estas erupções causaram invernos vulcânicos, até com graves consequências de fomes em continente relativamente ricos para os períodos em seu tempo, como a Europa. Acredito também que não necessitarei alertar que alguns destes invernos causaram fomes em um escala de agricultura de população mundial de bilhão de habitantes e hoje causariam devastação em escala 6 a 7 vezes maior, e devo lembrar que hoje, parte desta produção agrícola e pecuária se dá sobre terras antigamente ocupadas por florestas e outras vegetações, e ainda parte destas florestas foi e é usada desde produção de madeira até simplesmente para ser queimada como lenha ou carvão vegetal.

Claro que agora quem me lê deve-se perguntar: Mas o que tem relação invernos vulcânicos com um possível aquecimento global?

Ou em outras palavras: Onde este maluco quer chegar, com todo este despejo de dados e descrição de "ciência de almanaque"?

Qual seu tão anunciado argumento?


Será um Q.E.D.?

A atividade humana e as grandes erupções guardam íntima relação na medida que:

1)Erupções acontecem e causam efeitos globais.

2)Erupções acontecem e causam devastação global possível da vegetação, e nem preciso apresentar tal questão, pois esta me parece óbvia na medida que se fomes são causadas, certamente o foram por destruição da vegetação, no caso, aquela com que nos alimentamos, e se destruiu vegetação comestível, o podem destruir qualquer uma, incluindo florestas, e estes fotossintetizantes todos são os que retiram carbono da atmosfera.

3)Erupções aconteceram e acontecerão e jogam na atmosfera quantidade colossais de CO2, e para não sermos conduzidos a um clima do Cretáceo ou uma extinção do Permiano, este CO2 tem de ser absorvido pelos fotossintetizantes, pois outro processo global que o faça não existe.

Não preciso lembrar que por mais que poeira seja jogada na atmosfera, esta mais cedo ou mais tarde se precipita, e após isto ocorrer, inexoravelmente o Sol e sua radiação infravermelha prevalecerão sobre todos os outros processos, e a temperatura da atmosfera voltará a depender da refletividade da superfície, da perda de energia para o espaço e obviamente, do efeito estufa.

Acredito, que pelo meio deste bloco, meu argumento já é claro, e posso me poupar de descrevê-lo mais detalhadamente em sua parte humana por aqui, embora noutro futuro texto o abordarei.

Resumidamente, os riscos de sermos pegos por uma grande erupção, com colossal desprendimento de carbono existem e são inegáveis, e tal desprendimento podem ser adicionados a uma concentração alta de CO2 na atmosfera por nossa escala de atividade causada, e sua absorção pode ser minimizada na massa total de fotossintetizantes minimizada também por nossa atividade tanto de alimentação quanto de exploração e portanto, pelos próprios volumes envolvidos:

Não interessa que estejamos modificando a atmosfera significativamente.

Não interessa que tal modificação esteja aumentando um possível efeito estufa não contrabalançado por outros efeitos, como poeira ou ciclos glaciais.

Não interessa que esteja acontecendo ou não um aquecimento global.

Não interessa que estejamos retirando o carbono de seus esconderijos geológicos e os estejamos jogando na atmosfera em escala geológica.

Não interessa nem mesmo que estejamos destruindo o volume total dos fotossintetizantes.

O que interessa é que não sejamos parte mesmo mínima de um possível e inexorável problema maior que certa e inevitavelmente enfrentaremos, e mesmo que parte nula deste sejamos, temos de estar preparados para compensá-lo, ou não perturbar sua compensação, e pela sua escala, mundialmente e desde agora.

Como diria um professor do básico do meu curso de engenharia:

Terei sido claro?

8 comentários:

zeco disse...

Ótimo, Xico.

Vou destacar um mínimo pedaço do blog:
[red]... pois ainda que o aquecimento global não esteja acontecendo, temos de nos mobilizar para que não sejamos um componente em sua certa ocorrência, ...[/red]

Vou apresentar 2 situações hipótéticas.

Digamos que a grande São Paulo tenha 25 milhões de pessoas;

Situação 1 - cada habitante da grande São Paulo, carrega um dispositivo com chance de 0,1% de matar seu protador. Em média, haveria 25 mil mortos;

Situação 2 - um dispositivo é instalado no centro de SP com chance de 0,1% de ser acionado e mataria todos os habitantes. Em média, haveria 25 mil mortos.

A média de mortos nas duas situações é exatamente a mesma, mas na primeira situação, embora haja certeza de que haverá 25 mil mortos, também haverá a certeza que haverá 24.975.000 sobreviventes. A cidade continuaria sua vida, em pouco tempo as mortes seriam parte da história e poucos efeitos seriam percebidos.

Na 2ª situação, é quase certo que não haverá mortes, mas se houver, TODOS morrerão, não haverá sobreviventes. A meu ver, a 2ª situação é muito mais séria e deve receber especial atenção. As perdas, se houver, serão definitivas, sem chance de recuperação.

Deixar de agir no 2º caso, devido a uma diminuição nos lucros, baseado na incerteza de tal ocorrência, é de um egoismo criminoso.

Não estou subdimensionando o primeiro caso, apenas digo que ele não é definitivo para a população da cidade (embora o seja para os 25 mil mortos).

No caso do aquecimento global, estou vendo o 2º caso, e as pessoas procurando desculpas nas incertezas para não agirem. Eles pedem provas definitivas (EUA especialmente), mas não acham que devem dar provas definitivas de sua posição (o aquecimento não está acontecendo). O mesmo velho e conhecido 2 pesos e 2 medidas.

Ivan disse...

Parabéns pelo texto (bem extenso).

Realmente o aquecimento global é mais complexo do que apresentado comumente.

Não conhecia este problema da atividade vulcânica.

Sobre o ombro de gigantes disse...

Prezado Francisco,
Há evidências que o período de estabilidade climática que permitiu a evolução de nossa espécie não seja ilimitado e caminhamos inevitavelmente para extinção, acelerando ou não esse processo. Somos uma espécie com capacidade tecnológica para até vencer as adversidades que virão, mas não sabemos a velocidade dos dois processos - tecnologia x clima. Só me resta desejar que a próxima espécie dominante que surgir não seja tão estúpida a ponto de acelerar sua própria extinção.

Parabéns pelo Blog e postagens,

Luiz

Anônimo disse...

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