“A Terra tem vários ciclos… chamam ciclos de Milankovitch… Quando a gente vai analisar a mudança climática em si, toda a ciclicidade é retirada dos dados, e quando a gente tira a ciclicidade dos dados, a gente vê uma tendência muito clara, principalmente a partir da revolução industrial, do aumento não só das temperaturas… como também da concentração dos gases do efeito estufa na atmosfera, o que é terrível para o planeta” [01:09:46]
Essa afirmação carrega quatro problemas. O primeiro é a contradição entre o clima ser um sistema cíclico e caótico. O clima é um sistema estocástico, composto de tudo que você presencia quando sai de casa, desde gases saindo do fundo dos oceanos, até partículas entrando pela ionosfera, e a interação de todos os fatores que há entre os dois, e dentro de todas essas variáveis algumas apresentam ciclos, outras não. Sacani menciona por exemplo Milankovitch, responsável pela teoria que melhor explica a ocorrência de eras glaciais e interglaciais nos últimos 3 milhões de anos. Parte da teoria aborda o eixo terrestre e sua mudança, causada pela força gravitacional de outros corpos celestes, o que dita a distribuição energética de raios solares ao longo do globo [28]. Se apenas essa ciclicidade for considerada como clima, Sacani não entende "muito bem de clima". Milhares de mudanças regionais e globais ao longo do Holoceno (últimos doze mil anos) não são explicadas pelos ciclos de Milankovitch.
Como Sacani explicaria o resfriamento IRD Event 7 [29]? e o Evento Bond 5? Ou o Período Quente Romano, seguido de frio intenso, e respectivamente calor durante o Período Medieval Quente? Ou até mesmo a Pequena Era do Gelo e sua recuperação? Essas variações não correspondem a nenhuma mudança de eixo ou CO2 atmosférico, e são tão rápidas quanto o aquecimento recente. Mas Sacani basicamente afirma que conhece todas as características e ciclos de um sistema caótico, a ponto de retirá-los da conta e ser capaz de identificar a "tendência muito clara" do output de temperatura… Ao invés de "retirar" esses ciclos milenares para tentar explicar uma mudança que supostamente começou há 150 anos, que tal reduzirmos a escala de tempo e olharmos para a variabilidade dentro dos últimos 10 mil anos? (A influência de Milankovitch supostamente seria muito menor ao longo dessa escala). A melhor forma de encontrarmos correlações estatísticas não seria verificar a tendência da curva de temperatura com outras variáveis nesse período? Variáveis que muito provavelmente, Sacani não considerou.
A Imagem 13 é uma reconstrução da temperatura do ar na Groenlândia durante o Holoceno, calculada a partir da concentração de O18 em estratos de gelo (não vejo uma tendência muito clara causada pelo CO2, no gráfico a baixo). Se confirma a confiabilidade da curva de temperatura comparando-a com registros recentes de termômetros, como mostra a imagem 14. Note a mudança entre períodos quentes e frios durante o Holoceno, com diferenças de até 4°C em menos de 200 anos. O IRD Event 7 mencionado anteriormente, foi um resfriamento do HN ocorrido ha 10 mil anos atrás. Não há variação no eixo da terra que cause essa mudança em tão pouco tempo, então qual seria o motivo? Geólogos e Glaciólogos passaram muito tempo juntando evidências a fim de entender a causa, e ainda hoje trabalham nisso, pois há tantos fatores que mudam o clima de forma significativa que basicamente lidam com o que engenheiros chamam de White Noise: Imagine que você esta do lado de fora de um estádio, ouvindo aquele rugido generalizado composto por milhares de vozes, é um trabalho complexo selecionar vozes individuais para achar uma certa frequência. O clima carrega esse mesmo conceito, principalmente quando se trata de analisá-lo no passado. Demonstremos a complexidade desse trabalho investigativo quanto ao IRD Event 7.
As provas apontavam para o derretimento de geleiras como a principal causa do resfriamento no Hemisfério Norte. Sei que isso parece contraditório, mas faz sentido quando colocamos o sistema oceânico em jogo. Uma questão rápida surge da contradição: se houve um resfriamento, como as geleiras derreteram? Essa questão foi respondida por Stan Paterson em seu livro The Physics of Glaciers, onde ele declara que geleiras de grande porte tem respostas atrasadas a eventos climáticos, ou seja, se hoje uma grande geleira quebra, provavelmente o processo de derretimento começou a centenas, se não milhares de anos atrás. De fato, perto do mesmo período em que ocorreu o IRD Event 7, grandes quantidades de gelo derreteram e desaguaram no mar. Por serem compostos de água doce, ao entrarem em um sistema repleto de água salgada perturbam a circulação termohalina. Isso quer dizer que águas com menores concentrações de sal se mantém na superfície por serem menos densas. Normalmente águas frias e salgadas tendem a afundar a caminho do Atlântico Norte, servindo de esteira, pois puxam águas quentes do equador para os trópicos nesse processo, mas esse ciclo foi quebrado com o derretimento dos lagos de água doce.
A princípio era uma ótima hipótese, mas estava cronologicamente errada. Os autores de Svante et al 2001 [29 ibid] notaram que a queda dos isótopos de O18 foi registrada anteriormente ao derretimento dos lagos Ancylus e Agassiz. Outra prova que indicava resfriamento anterior ao derretimento dos lagos é a troca da vegetação nativa, detectada a partir de proxies que indicam a concentração de polem na região. O Lago Starvatn (Ilhas Faroe) detinha vegetação predominante de bétulas (árvores altas que crescem melhor em tempos quentes), mas um pouco antes do derretimento dos lagos a vegetação predominante era composta por gramíneas (arbustos baixos predominantes em tempos frios). A terceira evidência é a diminuição drástica do tamanho de anéis de pinheiros na Alemanha anteriores as evidencias geológicas da drenagem dos lagos, o que indica que esse resfriamento ocorre de forma ampla no HN. O instrumento de ajuste cronológico utilizado foi a cinza vulcânica de Saksunarvatn, essa técnica é chamada de tefrocronologia.
Cada erupção vulcânica tem sua própria "impressão digital" química, quando a erupção é massiva, suas cinzas se espalham por todo o planeta cerca de duas semanas após o evento, e se depositam sobre a superfície onde ficam registradas por milhões de anos. Essa é a melhor ferramenta que temos para declarar se eventos ocorreram na mesma época, mesmo que em locais opostos no globo. A conclusão do estudo declarou a variável menos aceita pelo IPCC como a causa do resfriamento, essa variável é o Sol… Tanto a curva de O18, quanto os eventos de resfriamento analisados, condiziam perfeitamente com o aumento da concentrações de Berílio 10 nos estratos de gelo, isótopos que indicam atividade solar (Essa correlação será esclarecida ainda nessa sessão). Acredita-se que o derretimento dos lagos causou o resfriamento posterior (Bond 5), indicado na Imagem 13 como uma queda brusca perto da marca dos 8000 anos antes do presente, evidenciando a influência massiva que as correntes oceânicas tem no clima.
O que nos leva ao segundo problema da afirmação de Sacani "a gente vê uma tendência muito clara, principalmente a partir da revolução industrial, do aumento não só das temperaturas… como também da concentração dos gases do efeito estufa na atmosfera". Primeiramente, a afirmação de que o aquecimento surge a partir do século XIX está incorreta, e é refutada por proxies, registros históricos, e registros instrumentais (termômetros). As temperaturas vêm aumentando desde o fim do século XVII: As imagens 15 e 16 mostram os registros instrumentais mais antigos que temos, situados na Inglaterra Central e Berlim. O termômetro de mercúrio surge apenas em 1714, portanto outros instrumentos eram utilizados até a invenção, por exemplo o termoscópio criado por Galileu.
O cerne da questão é o quão rápido as temperaturas da Europa aumentam ao fim do século XVII, quando comparadas as taxas pós 1850 ou 1945. Hoje a maioria dos gráficos de temperatura iniciam as curvas em 1800, caso que omite o registro anterior. É possível argumentar que essas são apenas mudanças regionais, portanto vou utilizar o trabalho do professor Emeritus Syun-Ichi Akasofu [31 ibid] para citar outros registros que demonstram o aumento de temperatura anterior a elevação da concentração dos gases estufa. Akasofu reúne principalmente registros de quebra e congelamento lacustre, que diferem de grandes geleiras, pois lagos tendem a responder de forma rápida a eventos climáticos.
Registros de tal magnitude são confiáveis devido ao contexto religioso atrelado a eles. Tomemos como exemplo o Lago Suwa no Japão (Imagem 17), sua rasa profundidade permite que seu congelamento completo ocorra se as condições necessárias são atingidas. Normalmente Suwa congela completamente quando passam 3 noites seguidas sem nuvens, e batem a marca de -10°C. O âmbito religioso surgiu com o evento chamado Omiwatari, traduzido como A Travessia de Deus, um fenômeno que literalmente racha o lago no meio, indicando o congelamento completo. A rachadura é o resultado da expansão térmica do próprio gelo já formado, aquecido pelo Sol. Deem uma olhada nesse vídeo que captura o momento exato do Omiwatari [32]. Se torna compreensível o significado sagrado quando imaginamos um mero camponês ao presenciar um evento como esse em pleno século XV. Por esses motivos as datas de congelamento e quebra foram anotadas desde meados de 1400 pelos sacerdotes do santuário Suwa Taisha [33].
Esse registro tem importância climática pois em tempos frios os invernos começam mais cedo, e no caso do Omiwatari, quanto mais tarde ocorre o evento em relação a média (ponto zero = primeiro de janeiro), mais quente estava a região do lago Suwa. Notem que na imagem 17 há pontos localizados no topo do gráfico, eles indicam os anos em que Omiwatari não ocorreu, o que nos leva a deduzir que o inverno não foi frio o suficiente para o congelamento completo. A pequena Era do gelo é notável entre 1550 e 1700, o que prova que foi um evento que também ocorreu na Ásia. Logo ao início de 1700 vemos o aumento da ocorrência de anos sem Omiwatari, contrariando a ideia de que o aquecimento se inicia apenas no período industrial, e que foi um fenômeno regional. Outra evidência é a incidência de gelo na Noruega (imagem 18), que inicia seu regresso contínuo ao final de 1700, e seu registro também possui cunho religioso. O trabalho de Akasofu apresenta diversos exemplos adicionais. Então a conclusão do segundo problema deve levantar uma questão de tremenda importância: O que causou o aquecimento anterior a 1800, e por que não poderia ser a mesma causa do aquecimento após 1900? Se quisermos ampliar ainda mais o questionamento, o que causou a própria Pequena Era do Gelo, e sua respectiva recuperação?
Para responder a tais questões, vamos verificar se a causa atribuída ao IRD Event 7 pode ser a responsável pelas demais variabilidades climáticas do holoceno, tratando do terceiro problema na afirmação de Sacani "aumento não só das temperaturas… como também da concentração dos gases do efeito estufa na atmosfera". A correlação positiva entre temperatura e CO2 pode simplesmente não significar causalidade. Svante conclui que o Sol foi o gatilho que registrou a queda nos isótopos de O18 no estrato de gelo, mas por que? O que o Berílio 10 tem em comum com nossa estrela? É válido lembrar que o Sol não é uma bola estática como pensavam os antigos, ele possui diversos ciclos, comportamento caótico, e normalmente apresenta instabilidades que alcançam todo o sistema solar. Os primeiros que notaram essas características foram os chineses, ao escreverem sobre as manchas solares durante o reinado do Imperador Wen de Han. Porém o trabalho mais completo veio com os desenhos de Galileu, e a contagem dessas anomalias em detalhes. O número de manchas é extremamente variável, e indica o quão ativo está o Sol. O que quero dizer com ativo é o quão instável está o seu campo magnético; em períodos de instabilidade, explosões ocorrem periodicamente na coroa solar, ejetando bilhões de toneladas de plasma que viajam em altas velocidades, chamadas de Ejeções de Massa Coronal (EMC). O plasma chega à Terra em algumas horas, alterando tanto o comportamento do nosso campo magnético (formação de auroras boreais), como também das partículas cósmicas ao redor do planeta [34]. Seguem diagramas visuais para facilitar o entendimento:
Além da interferência do Sol, a Terra é constantemente bombardeada de partículas cósmicas. A existência dos Raios Cósmicos Galácticos (RCG) foi descoberta no inicio do século XX, pelos físicos Victor Franz Hess e Werner Kolhörster. Os dois notaram que havia incidência radioativa crescente conforme aumento de altitude. Os RCG são compostos de pequenas partículas altamente energéticas (originadas por supernovas) que penetram e ionizam a atmosfera, bombardeando átomos de Nitrogênio e Oxigênio. A quebra desses átomos gera registros isotópicos como o Berílio-10 e Carbono-14, conhecidos como cosmogênicos. A formação desses isótopos não ocorre naturalmente na Terra a não ser que exista interferência cósmica. O Berílio-10 por exemplo, é formado via interação agressiva entre os RCG e os átomos mencionados, chamada espalação (no qual fragmentos de material são ejetados de um corpo devido a impacto ou pressão). O registro do Be10 pode ser encontrado em gelo e solo, uma vez que é um metal alcalino terroso, e tem afinidade com o ciclo da água, por consequência é transportado via precipitação. O carbono-14 é formado quando Raios Cósmicos bombardeiam o núcleo de Nitrogênio-14. Por ser semelhante ao Carbono-12, o C14 entra no ciclo natural do carbono, caso que permite seu registro em matéria orgânica. Agora que sabemos que o Sol e RCGs interagem com a terra, mas por que os isótopos gerados pelos Raios Cósmicos são indicativos de atividade solar?
Porque o Sol é quem decide a quantidade de Raios Cósmicos que penetram a atmosfera! A Ejeção de Massa Coronal, ao chegar na Terra, varre momentaneamente parte das partículas cósmicas entrando pela atmosfera. Essa correlação é suportada pela resposta de poucas horas entre uma explosão de plasma, e o evento que astrofísicos chamam de Decréscimos de Forbush (quedas abruptas no fluxo de raios cósmicos entrando na atmosfera). A imagem 22 nos mostra que logo após uma perturbação no campo magnético da Terra (Ap Index, curva inferior) causado por uma Ejeção de Massa Coronal, há uma queda no fluxo de raios cósmicos galácticos (CRF = Cosmic Ray Flux, curva de cima). O ponto zero marca o dia do Decréscimo de Forbush, valores à esquerda da origem são os dias anteriores ao evento, e à direita são os dias seguintes. O gráfico foi plotado em análise de épocas sobrepostas, ou seja, as curvas representam a média dessas variáveis em mais de 200 Decréscimos de Forbush, ocorridos entre 1953 e 1985. A imagem 23 [35] expande a série temporal, correlacionando as manchas solares com o fluxo de raios cósmicos ao longo dos anos. Notem que quanto mais ativo está o Sol, menos Raios Cósmicos penetram a atmosfera. Essa forte correlação de curto e médio prazo implica causalidade, e justifica os isótopos cosmogênicos (Be10 e C14) marcarem a atividade solar ao longo do Holoceno. Sobra um esclarecimento: O que essa relação entre o Sol e Raios Cósmicos tem a ver com o Clima? A Imagem 24 é uma reconstrução isotópica de Be10 e C14 criada por Solanki et al. 2005 [36], e simula a quantidade de manchas solares ao longo dos últimos 12 mil anos a partir da concentração dos isótopos. Notem a semelhança com a Imagem 13 ao clicarem no botão "Temperatura" (curva que plotei no R, passei uma média móvel de 200 anos nos dados de Solanki, e retirei os primeiros 1000 anos das duas séries, visando "retirar a ciclicidade de Milankovitch")
As duas curvas apresentam variações parecidas, não são perfeitamente correlacionadas, porém tem uma aproximação muito mais forte do que quando comparadas a curva de CO2 (imagem 13). A teoria que melhor explica essa correlação, e que abriu uma ótima discussão nas margens da ciência climática, veio do astrofísico Henrik Svensmark. A hipótese natural de se pensar é que o Sol, por estar mais ativo, esquentaria mais a Terra, porém isso não faz sentido visto que mais manchas solares diminuem sua luminosidade. Svensmark foi além, e assumiu que os raios cósmicos, poderiam ser capazes de formar nuvens na troposfera. Uma pergunta que deve ser feita: Será que a cobertura de nuvens tem mais influência na temperatura de superfície do que o CO2? A resposta é com certeza, visto que um dia nublado é mais fresco que um dia a céu aberto. Nuvens são responsáveis por parte significativa do Albedo (a refletividade de luz) do planeta, ou seja, impedem que a energia eletromagnética (EMR) do Sol alcance a superfície e se transforme em infravermelho (IR). Portanto, se Sol apresenta mais manchas, a quantidade de Raios Cósmicos entrando na Terra decresce, e menos nuvens são formadas, permitindo mais luz batendo no chão e se transformando em calor. Svensmark precisava de dados para confirmar suas suspeitas.
Vamos ter uma pequena aula de como formular uma teoria a partir do método científico, visto que já temos a hipótese em mente. Primeiramente, precisamos verificar se há uma correlação entre o fluxo de raios cósmicos e a cobertura de nuvens. Outros já exploravam essa correlação, pois partículas cósmicas são a principal fonte de ionização atmosférica na altura em que nuvens se formam (ionização máxima a 15km de altura), portanto suspeitavam que havia ligação com o clima. Um estudo já citado, Tinsley and Deen 1991 [35 ibid], além de correlacionarem o Sol e os Raios Cósmicos, colocaram mais uma variável em sua análise, o Índice de Vorticidade de Área (VAI = Vorticity Area Index), uma métrica meteorológica que quantifica a intensidade rotacional de ciclones. A imagem 25 adiciona duas variáveis. Foquem na curva de baixo, que representa o VAI no Hemisfério Norte durante o inverno. Nota-se uma diminuição da extensão dos ciclones após Decréscimos de Forbush.
Imagem 25
A queda no VAI é o reflexo macroscópico do que Tinsley e Deen descrevem como uma "Cadeia de Instabilidades" (imagem 29, a direita), a proposta de que os raios cósmicos modulam a dinâmica de nuvens já existentes através do Circuito Elétrico Global. O processo se inicia com o eletrocongelamento: a ionização atmosférica altera a carga elétrica nas bordas das nuvens, o que facilita a transformação de gotas de água super-resfriada em cristais de gelo. Uma vez formados, esses cristais crescem rapidamente via Instabilidade de Wegener-Bergeron, consumindo as gotas líquidas ao redor e liberando calor latente. Essa liberação de energia térmica atua como um gatilho para a Instabilidade de Rayleigh-Taylor, fornecendo o combustível necessário para a intensificação de ciclones moderados. Portanto, quando ocorre um Decréscimo de Forbush, essa cadeia é interrompida, e consequentemente há uma redução na energia rotacional das tempestades, o que explica a retração observada na curva do VAI. Svensmark viria a trabalhar com Tinsley futuramente.
Observada a correlação, Svensmark, junto do astrofísico Nigel Marsh, decide ir atrás de dados que aproximem a o Fluxo de Raios Cósmicos com a formação de novas nuvens [37]. É comum dividirmos as nuvens em 3 tipos: altas, médias e baixas. Nuvens altas (tipo cirrus) são responsáveis por parte significativa do efeito estufa na troposfera, e nuvens baixas são normalmente mais densas e mais brancas, responsáveis pela maioria da refletividade de luz solar. As três figuras a baixo representam a correlação desejada por tipo de nuvem.
A linha vermelha representa a variação no Fluxo de Raios Cósmicos entrando na atmosfera, medida detectada por monitores de nêutrons, e a linha azul clara representa a mudança anual da cobertura de nuvens, dado coletado por satélites. Notem a forte semelhança com as nuvens baixas. Svensmark agora havia confirmado parte de suas suspeitas, a quantidade de partículas cósmicas revela proximidade física com nuvens que mais resfriam a superfície. Mas por que especificamente nuvens baixas respondem ao fluxo de partículas cósmicas, enquanto nuvens médias e altas não demonstram a mesma correlação?
Svensmark parte para a segunda etapa da formulação da teoria, o mecanismo, e assume que a resposta está na microfísica dos aerossóis, o que exige que entendamos um conceito fundamental: toda gota de água que compõe uma nuvem não se forma espontaneamente. O vapor de água na atmosfera precisa de uma superfície sólida ou líquida para condensar, um "esqueleto" microscópico chamado de Núcleo de Condensação de Nuvem (CCN = Cloud Condensation Nuclei). Sem um núcleo, o vapor simplesmente permanece como gás. Esses núcleos são várias partículas de aerossol compostas predominantemente por ácido sulfúrico (H₂SO₄) e água (H₂O), entre outros compostos. A quantidade de CCN disponíveis dita diretamente as propriedades das nuvens: mais CCN significa mais gotículas, porém menores, o que torna a nuvem mais branca, mais densa, e mais duradoura. Menos CCN resulta em gotículas maiores, menos numerosas e nuvens mais finas.
A hipótese de Svensmark propõe que os Raios Cósmicos Galácticos contribuem justamente para o processo de formação de CNN. Os RCG ionizam a atmosfera ao colidirem com moléculas de Nitrogênio e Oxigênio, gerando pares de íons (um positivo e um negativo). A proposta microscópica é que esses íons atuam como catalisadores na formação de novos aerossóis, via um mecanismo chamado Nucleação Mediada por Íons (IMN = Ion-Mediated Nucleation) [38]. O processo ocorre quando íons criados pela ionização cósmica atraem moléculas polares ao seu redor, principalmente ácido sulfúrico gasoso e vapor d'água. Conforme mais moléculas são capturadas, o cluster carregado atinge um tamanho crítico, e quando um cluster positivo grande se recombina com um cluster negativo (recombinação íon-íon), forma-se um aerossol.
A primeira evidência observacional direta desse processo veio do grupo de Frank Arnold no Instituto Max-Planck de Física Nuclear, Heidelberg. Eichkorn et al. (2002) [38 ibid] realizaram medições com um espectrômetro de massa de grande porte (LIOMAS) a bordo da aeronave de pesquisa alemã Falcon, na troposfera superior europeia durante o verão de 2000. Detectaram pela primeira vez três famílias de íons positivos. A primeira família (type 1) consiste em pequenos clusters de acetona e água, formação comum na troposfera. A segunda família (type 2) são clusters que incorporaram ácido sulfúrico, evidenciando o crescimento ativo via captura de H₂SO₄. A terceira família (type 3) representa o mais importante: partículas de aerossol carregadas, formadas pelo processo de nucleação mediada por íons.
Os autores demonstraram que a taxa de nucleação mediada por íons era suficiente para produzir a concentração de partículas observadas até o meio-dia, e que a formação por nucleação homogênea (sem íons) seria ineficiente nas temperaturas medidas. Em outras palavras, os íons criados por raios cósmicos foram os responsáveis pela formação dos aerossóis, pois era sufuicientemente energéticos. O aerossol recém-nascido ainda precisa crescer cerca de 50 vezes seu tamanho para atingir as dimensões de um CCN funcional. Partículas pequenas são facilmente absorvidas por aerossóis maiores já existentes, uma competição que elimina a maioria dos recém-formados antes que atinjam o tamanho necessário. Quanto maior a concentração de H₂SO₄ disponível, mais rápido o crescimento e maior a chance de sobrevivência. Uma vez que o aerossol atinge o tamanho de CCN, ele está apto a servir de base para a condensação de gotículas de nuvem.
Mas se a ionização cósmica é máxima em altitudes elevadas (por volta de 15 km), por que o efeito aparece justamente em nuvens baixas? A resposta é fornecida pelo trabalho de Fangqun Yu e Richard Turco [39]. Yu e Turco demonstraram que a nucleação mediada por íons depende de dois ingredientes em proporções adequadas: ionização e gases traço de baixa volatilidade (sobretudo H₂SO₄). Na baixa troposfera a concentração de gases traço é elevada, pois o dióxido de enxofre (SO₂) emitido pela superfície oceânica e terrestre é abundante e continuamente convertido em H₂SO₄. Porém a ionização nessa altitude é relativamente baixa, visto que os raios cósmicos já perderam parte de sua energia ao atravessarem a atmosfera. Na troposfera superior, ocorre o inverso: a ionização é intensa, mas os gases traço são escassos, tornando a baixa concentração de H₂SO₄ o gargalo. Portanto, variações no fluxo de raios cósmicos alteram significativamente a taxa de nucleação apenas onde a ionização limita o processo, e isso ocorre na baixa troposfera. Variações do mesmo fluxo são irrelevantes na troposfera superior, onde sobram íons mas faltam moléculas. Esse raciocínio explica de forma precisa por que os dados de Marsh e Svensmark revelaram correlação exclusivamente com nuvens baixas.
A cadeia completa proposta por Svensmark pode então ser resumida :
Mais raios cósmicos → mais ionização na baixa troposfera → mais nucleação de aerossóis ultrafinos → mais partículas crescem até tamanho CCN → mais núcleos de condensação disponíveis → mais gotículas (menores) nas nuvens baixas → nuvens mais brancas/densas + maior cobertura → mais luz solar refletida (albedo) → resfriamento da superfície
Svensmark então finalizou sua formulação teórica com o passo da experimentação controlada, visando verificar se os acontecimentos do mundo real condizem com sua hipótese. Em 2006, no Instituto Nacional Espacial da Dinamarca (DTU Space), conduziu o Experimento SKY [40], no qual uma câmara selada simulava condições atmosféricas enquanto era irradiada por raios cósmicos naturais e radiação gama controlada. Os resultados demonstraram que a ionização aumentava a produção de aerossóis ultrafinos.
A confirmação mais robusta veio do Experimento CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) no CERN [41], o maior laboratório de física de partículas do mundo, utilizando o acelerador Proton Synchrotron para simular raios cósmicos em uma câmara atmosférica de alta precisão. Kirkby et al. 2011 confirmaram que íons produzidos por radiação cósmica aumentam a nucleação de partículas de ácido sulfúrico em até dez vezes. O experimento do CERN foi um divisor de águas, pois removeu qualquer dúvida sobre a capacidade dos íons de catalisar a formação de aerossóis. Em 2017, Svensmark et al. [42] fecharam o último elo da cadeia ao demonstrarem em câmara experimental que os aerossóis formados por ionização não apenas surgem, mas de fato crescem até tamanhos compatíveis com CCN, completando pela primeira vez em laboratório toda a sequência proposta pela teoria.
Infelizmente Svensmark levou 7 anos até receber os fundos necessários para o experimento, e não foi reconhecido pelas suas conquistas científicas, caso que jamais teria acontecido se não houvesse um movimento ideológico pelo fim do CO2.
É importante reconhecer que há outras possibilidades que explicam a variação climática dos últimos mil, dez mil e até mesmo milhões de anos, e que não há uma “tendência muito clara” que resolva magicamente sistemas estocásticos, principalmente quando não há um registro histórico de que o CO2 tenha controle sobre o clima. Acredito que Sacani, um entusiasta de astronomia, deveria no mínimo estar em dia com as teorias cósmicas. Não é plausível afirmar que a retirada de apenas um ciclo da análise permita-nos conhecer tendências climáticas, essa prática apenas dificulta a análise, e ignora os dois fatores mais complexos do sistema, o oceano e a atmosfera, dois fluidos turbulentos, cujas nuvens são o elemento do segundo que menos compreendemos.
Agora que aprendemos mais um mecnismo, voltamos a questão levantada anteriormente. O que causou a Pequena Era do Gelo e sua respectiva recuperação? Diria que um dos fatores de peso foi o Sol, ao entrar em um período de inatividade durante o século XVII, o que resultou no aumento significativo da cobertura de nuvens. Galileu inicia os registros de manchas solares em 1611, e um fato engraçado é que estudiosos posteriores achavam que ele estava equivocado, visto que logo após as primeiras anotações, as manchas sumiram por 50 anos. Os tempos de frio mais duradouros da Pequena Era do Gelo condizem com o que astrônomos chamam de Maunder Minimum (Imagem 34) [43], um período de cerca de 80 anos que abriga os menores recordes de manchas dos últimos 1000 anos, seguido da recuperação de sua atividade a partir de 1700 (clicar em "Temperatura" para comparar os registros dos países baixos). Outras baixas solares significativas ocorreram ao início e ao final do século XIX, período que apresentou extensões de gelo significativas no hemisfério norte (clicar em "Gelo"). Outro fator responsável pela queda das temperaturas foram vulcões, pois as 6 maiores erupções dos últimos 600 anos ocorreram entre 1600 e 1800 (Erupções resfriam a superfície pois cobrem a estratosfera de cinzas, aumentando o albedo).
A relação entre atividade solar e condições terrestres não é uma ideia recente. Em 1801, o astrônomo William Herschel (o mesmo que descobriu Urano e a radiação infravermelha) apresentou à Royal Society de Londres uma investigação comparando os registros de manchas solares com os preços do trigo na Inglaterra [45]. Herschel observou que períodos prolongados de ausência de manchas solares coincidiam com invernos mais rigorosos e colheitas mais escassas, o que naturalmente elevava os preços dos grãos. Cinco intervalos de baixa atividade solar entre 1650 e 1800 foram comparados com os preços de trigo registrados por Adam Smith em "A Riqueza das Nações", e a correspondência era notável. Herschel argumentou que uma menor emissão de "raios luminosos" pelo Sol reduziria o aquecimento da superfície, encurtando estações de crescimento e diminuindo a produtividade agrícola. A comunidade acadêmica da época ridicularizou a ideia; a noção de que o Sol pudesse variar sua influência sobre a Terra parecia absurda para os padrões do início do século XIX. No entanto, estudos modernos como o de Pustilnik e Din 2004 [46] reavaliaram a hipótese de Herschel com ferramentas estatísticas contemporâneas e confirmaram que a correlação entre atividade solar e preços de trigo é estatisticamente significativa, vinculada à modulação de raios cósmicos e seus efeitos sobre a cobertura de nuvens e, consequentemente, sobre o clima regional. A história de Herschel é mais um lembrete de que ideias legítimas podem ser descartadas por décadas simplesmente por desafiarem o "consenso".
Um desses casos recentes foi o de Piers Corbyn, um meteorologista britânico que fez tanto dinheiro apostando contra o instituto meteorológica britânico, que as casas de apostas não aceitavam mais seus chutes, uma ótima métrica empírica para sabermos o quão preciso era seu forecast. O segredo de Corbyn é o Sol.
Para finalizar essa sessão, vou mostrar a vocês algo que omiti no estudo da Imagem 1 [3 ibid]. Nir Shaviv, ao ler uma publicação anterior de Veizer, notou que a cada 145 milhões de anos a temperatura da Terra diminuía drasticamente. Veizer havia deixado claro que não entendia o porquê, e muito provavelmente não era um fator que vinha de nosso planeta, pois a geologia não conhece um fenômeno terrestre que varie a temperatura dos oceanos em mais de 20°C de forma periódica. Mas Shaviv tinha uma suspeita... Veja bem, o Sistema Solar viaja pela galáxia, e da uma volta ao seu redor a cada 250 milhões de anos (1 ano galáctico). A cada 135 milhões de anos, passamos pelo centro dos braços galácticos, onde a maioria das estrelas massivas (que mais explodem) se encontram. Visto que Raios Cósmicos se originam em super novas, a concentração de RCG é extremamente alta na região.
Shaviv então propôs comparar as temperaturas do Fanerozoico com uma terceira variável além do CO2, o Fluxo de Raios Cósmicos dos últimos 545 milhões de anos, calculados a partir de isótopos em meteoritos de ferro. Notem pela imagem 40, a correlação positiva entre altos fluxos de RCG e a ocorrência de eras glaciais. Como já discutimos, muito provavelmente a cobertura de nuvens baixas aumentou drasticamente enquanto o planeta passava por essas regiões galácticas, resultando no resfriamento severo dos oceanos. A correlação da imagem 40 foi um achado fascinante para época, pelo menos para os cientistas verdadeiros. Nir Shaviv trabalha até hoje com Svensmark, e foi um dos astrofísicos que mais contribuiu com a teoria cosmo climática. Segue mais algumas correlações entre a cobertura de nuvens, que tem diminuído nos últimos 40 anos, e temperatura (mais detalhes podem ser encontrados no blog Climate4you [47]). A atividade solar pode ser verificada no site Spaceweatherlive [48]. Sobre a Teoria Cósmica, recomendo o filme Cloud Mystery, um documentário que acompanha Svensmark, Shaviv e Veizer [49].
Tratando rapidamente do quarto e último problema da afirmação, gases estufa não são terríveis para o planeta, H2O é um gas estufa, água não é terrível para o planeta... E o CO2 é tão benéfico para o planeta quanto a água, principalmente quando se trata da vida na Terra. Mas Sacani, tratando o CO2 como sinônimo de clima, atribui o mesmo a falhas agrícolas...
Bibliografia
[3]. Shaviv, N. J. & Veizer, J. Celestial driver of Phanerozoic climate? GSA Today 13, 4–10 (2003).
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