Montanhas submarinas agitam correntes críticas para o clima da Terra

A topografia do fundo do mar desempenha um papel descomunal na circulação sequestrando carbono e calor

• 23 Mar 2022
• Por Paul Voosen

Vulcões extintos como o monte submarino Pao Pao (à direita) no sul do Oceano Pacífico podem ajudar a subir as águas profundas, uma função crítica para as correias transportadoras oceânicas. EXPLORAÇÃO DO OCEANO NOAA/DESCOBRINDO AS PROFUNDIDADES: EXPLORANDO MPAS REMOTOS DO PACÍFICO

Poucas forças são tão fundamentais para o clima quanto as circulações nos oceanos do mundo. Esses “cinturões transportadores”, como os oceanógrafos os chamam, arrastam as águas superficiais tropicais em direção aos polos, onde aquecem as altas latitudes antes de esfriar e afundar no abismo quilômetros abaixo, levando consigo o calor residual e o dióxido de carbono dissolvido. Mas a última etapa do transportador é misteriosa. Para manter a circulação, essas águas profundas precisam voltar à superfície – e os oceanógrafos não conseguem explicar como isso acontece.

Agora, resultados de uma campanha do RRS Discovery , um navio de pesquisa do Reino Unido, parecem confirmar uma nova visão radical de como a água do oceano profundo sobe. Suas medições de traçadores que se elevam acima da topografia irregular do fundo do mar sugerem que as águas profundas não brotam lentamente na maior parte do oceano, como se pensava. Em vez disso, é desviado para cima em rajadas concentradas pela turbulência criada por montanhas submarinas, incluindo cordilheiras vulcânicas mesoceânicas e montes submarinos. “A forma do fundo do mar está intimamente ligada à estrutura do oceano”, diz Trevor McDougall, físico oceânico da Universidade de Nova Gales do Sul que ajudou a estabelecer a estrutura teórica para a descoberta. “Esta é uma nova maneira de olhar para o oceano profundo.”

A descoberta, relatada no início deste mês no Ocean Sciences Meeting , pode ter amplas implicações. As águas profundas, em vez de permanecerem isoladas por centenas ou milhares de anos, podem retornar rapidamente – acelerando a mudança climática ao liberar o carbono que armazenam. As ressurgências também podem aumentar o nível do mar em alguns locais. E o novo quadro pode forçar os oceanógrafos a repensar o comportamento dos oceanos do passado, quando os contornos do fundo do mar diferiam dos atuais.

Os esforços para resolver o quebra-cabeça da ressurgência remontam a décadas, até um artigo seminal de 1966 do famoso oceanógrafo Walter Munk intitulado “ Receitas abissais ”. Ele propôs que as ondas internas que se formam ao longo dos limites entre as camadas oceânicas de diferentes densidades ocasionalmente quebram, assim como as ondas na costa. Essa turbulência, se amplamente distribuída, pode misturar lentamente águas profundas e pesadas e enviá-las para cima. Uma vez que atingissem um nível de 2 quilômetros abaixo da superfície, as águas fluiriam para o Oceano Antártico, onde ventos fortes puxavam as águas para a superfície.

Quando as sondas de queda livre começaram a medir a turbulência do oceano profundo há várias décadas, no entanto, descobriram que grande parte do oceano estava calmo – calmo demais. “As pessoas saíram e procuraram para sempre e não conseguiram encontrar [turbulência]”, diz Matthew Alford, oceanógrafo físico da Scripps Institution of Oceanography e co-investigador da nova campanha. A turbulência encontrada tendia a crescer com a profundidade. Como uma colher mexendo leite no café, a água estava empurrando a água para baixo, não para cima, diz Raffaele Ferrari, oceanógrafo físico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e líder da Discovery campanha “A mixagem estava fazendo o oposto do que Walter Munk havia previsto.” A água estava afundando não apenas nos pólos, mas também em todo o oceano, duas vezes mais do que se pensava anteriormente.

Em 2016, duas equipes de pesquisadores , incluindo uma liderada pela Ferrari , montaram uma imagem que poderia explicar como as águas profundas subiram apesar do empurrão para baixo. Perto do fundo do mar, eles propuseram, as ondas quebrando não poderiam mais impulsionar a água para baixo. Em vez disso, se houvesse montanhas submarinas nas proximidades, a turbulência levaria as águas para as encostas das montanhas, misturando-se com as águas mais claras acima. A água pode subir até uma profundidade de 2 quilômetros, onde a bomba do Oceano Antártico pode assumir o controle.

A ideia encontrou ceticismo - certamente essas grandes ressurgências teriam sido detectadas antes? Mas os oceanógrafos fizeram poucas medições perto do fundo do mar para testar a ideia. “É uma boa maneira de quebrar seu instrumento”, diz Ferrari.

Sua equipe começou a preencher a lacuna em duas visitas no ano passado ao Rockall Trough, um terreno acidentado a noroeste da Irlanda. Os pesquisadores lançaram rastreadores não tóxicos a 1800 metros de profundidade, na base de uma parede denteada do desfiladeiro, e monitoraram a água com amarrações e perfis de turbulência em queda livre. Um rastreador permitirá que os pesquisadores documentem a evolução a longo prazo da água quando retornarem ao Discovery no verão. Outro corante fluorescente de curta duração poderia ser seguido em tempo real. Ele subiu 100 metros por dia durante 3 dias. “Isso foi muito emocionante”, diz Alford. “Você poderia observar a água subindo.”

Os resultados iniciais são “muito legais”, diz Sarah Purkey, oceanógrafa física da Scripps, não afiliada ao projeto. “Parece que estamos falando sobre esse dia há muito tempo.” A taxa de ressurgência parece corresponder à teoria, diz ela. A questão agora é se os processos neste local podem ser extrapolados. “Como escalamos isso para todo o oceano?”

Medidas de ressurgência e turbulência, que serão publicadas em breve, de uma pesquisa realizada há 10 anos na Passagem de Drake, um canal acidentado do fundo do mar entre o Chile e a Antártida, concordam em princípio, diz Ali Mashayekhi, dinamicista de fluidos ambientais do Imperial College London. “Portanto, há alguma indicação de que o que eles estão encontrando é de importância genérica.”

Os Discovery também sugerem que a história não será tão simples quanto Ferrari e outros indicaram inicialmente, diz Sonya Legg, oceanógrafa física da Universidade de Princeton. As marés parecem influenciar os fluxos, não apenas a turbulência. E o destino a longo prazo da água de ressurgência continua a ser visto. É possível que tenha sido levado e dissipado por redemoinhos oceânicos.

Mas a Ferrari está encorajada pelos resultados e diz que eles ajudam a entender certas idiossincrasias oceânicas. Por exemplo, o norte do Oceano Pacífico carece de muita circulação de capotamento. Mas também tem poucos montes submarinos ou cumes vulcânicos – e sem esses facilitadores, a água não pode subir. As descobertas também significam que as correntes dos oceanos passados ​​​​podem ter sido fundamentalmente diferentes, dependendo da atividade vulcânica da Terra – e do quão acidentado ela tornou o fundo do mar. “Não é apenas uma questão de onde estão os continentes”, diz ele. “Você também precisa conhecer a estrutura do fundo do mar.”