Expansão e recuo do gelo na Terra: o que são os ciclos de Milankovitch?
Há um século, o astrônomo e matemático Milutin Milankovitch desenvolveu uma teoria que explica a alternância entre glaciações e períodos interglaciais. Válida em uma primeira aproximação, ela apresenta algumas discrepâncias com as observações.
Durante o Quaternário, que é o período geológico mais recente, iniciado há cerca de 2,6 milhões de anos e continuando até os dias atuais, houve uma sucessão bastante regular, embora não com periodicidade exata (caso em que seria previsível), de períodos frios ou glaciações, nos quais o gelo se expandiu das calotas polares para latitudes mais altas em ambos os hemisférios, e períodos interglaciais como o atual (Holoceno), marcados pela singularidade do aquecimento global.
Graças às diversas técnicas paleoclimáticas utilizadas para estudar os climas passados (núcleos de gelo extraídos da Groenlândia e da Antártida, sedimentos do fundo do mar e de lagos, espeleotemas [estalagmites e estalactites de cavernas]...), foi possível verificar que essas expansões e recuos do gelo ocorreram ao longo do Quaternário e que não se devem a uma causa única.
Los ciclos de Milankovitch en movimiento ¡Buenísima animación de @NASAClimate! Vía @SeanSublette pic.twitter.com/60CWkU1ZT4
— José Miguel Viñas (@Divulgameteo) March 1, 2020
A combinação de uma série de ciclos astronômicos que modulam a quantidade de radiação solar que atinge a Terra é o principal fator modulador, mas não é o único.
A tectônica de placas (que determina a distribuição dos oceanos e continentes e a alteração das correntes oceânicas) e as mudanças na composição atmosférica também desempenham um papel fundamental. Também não podemos esquecer o impacto de asteroides, núcleos de cometas ou grandes erupções vulcânicas como causas das mudanças climáticas.
Os ciclos de Milankovitch
O matemático e astrônomo sérvio Milutin Milankovitch (1879-1958) dedicou parte de sua vida a estudar como variações em vários parâmetros da órbita da Terra resultam em eras glaciais e períodos interglaciais alternados. Sua teoria astronômica estabelece que mudanças na órbita da Terra modificam o clima a longo prazo, pois a quantidade de energia solar que a Terra recebe em diferentes latitudes e em diferentes estações varia. Essas variações escapam à nossa percepção muito limitada da realidade climática.
A base de sua teoria foi descrita na monografia intitulada 'Teoria Matemática dos Fenômenos Térmicos Produzidos pela Radiação', que ele publicou em 1920, embora tenha sido dez anos depois — em 1930 — quando em um manual de geofísica ele escreveu uma introdução intitulada 'Ciência Matemática do Clima e Teoria Astronômica das Variações Climáticas', na qual ele desenvolveu ainda mais seus cálculos, focando no comportamento do clima da Terra.
Milankovitch levou em consideração as variações temporais de três parâmetros orbitais: 1) a precessão dos equinócios, 2) a inclinação do eixo de rotação da Terra e 3) a excentricidade da órbita.
A precessão é o resultado do movimento de inclinação do eixo de rotação da Terra (semelhante ao movimento de um pião), que leva 26.000 anos para completar um ciclo. A inclinação desse eixo em relação ao plano da eclíptica (o plano da órbita da Terra em torno do Sol) também não é fixa, mas oscila entre aproximadamente 22° e 25°, em um novo ciclo de 41.000 anos. A causa dessa oscilação reside na influência gravitacional exercida pelos outros planetas do Sistema Solar sobre o nosso.
O terceiro fator de variação a ser considerado é a flutuação periódica no tamanho da órbita da Terra, que se estende e se contrai ligeiramente em um novo ciclo de 100.000 anos. Esta última variação é a única das três que causa alterações, ainda que muito pequenas, na quantidade total de radiação solar incidente (da ordem de 0,2% da insolação total).
A variação na excentricidade da órbita não seria capaz de causar uma glaciação por si só, mas modulada pelos outros dois fatores (precessão e inclinação) ela o faz, alterando a distribuição da insolação nas altas latitudes do hemisfério norte e desencadeando mudanças climáticas de tempos em tempos.
Uma teoria com algumas lacunas
Embora a teoria astronômica de Milankovitch seja amplamente aceita na comunidade científica, por ser apoiada por registros paleoclimáticos, ela não é totalmente robusta e sofre críticas. Essas discrepâncias decorrem de algumas discrepâncias entre as fases dos vários parâmetros orbitais e as variações climáticas observadas com base em dados proxy.
Soma-se a tudo isso o problema da não linearidade do sistema climático, que pode fazer com que certos processos internos sejam amplificados em um dado momento (através de ciclos de retroalimentação) a tal ponto que podem compensar o efeito combinado dos três ciclos.
A teoria de Milankovitch funciona como uma primeira aproximação, pois permite explicar razoavelmente bem (de forma qualitativa) a alternância de glaciações e períodos interglaciais durante o Quaternário, mas quando as técnicas de datação paleoclimática são boas, surgem as discrepâncias observadas.
Em consonância com o exposto acima, há um debate científico sobre se a força que está causando o aquecimento global (sem que as emissões de gases de efeito estufa geradas por nossas atividades atualmente se estabilizem ou diminuam, como seria desejável) será capaz de neutralizar o resfriamento que resultará no futuro da combinação apropriada dos três parâmetros da órbita da Terra (precessão, inclinação e excentricidade).