O carbono fóssil no solo libera tanto CO2 quanto os vulcões: por quê?

A oxidação da matéria orgânica fóssil das rochas, a "geo-respiração", é um processo maior que libera CO₂ na atmosfera e influencia o clima em longas escalas de tempo. Dois estudos recentes, publicados respectivamente em PNAS e Nature, determinaram que essa geo-respiração libera tanto CO₂ quanto os vulcões em escala global, e que os fluxos são mais significativos nas cadeias de montanhas e em suas planícies de inundação associadas. Esses resultados mudam profundamente nosso entendimento do ciclo geológico do carbono.


Os processos de erosão e alteração desempenham um papel chave na evolução do clima, liberando ou aprisionando devagar o carbono em escalas de tempo longas (> 100 000 anos). As rochas sedimentares contêm matéria orgânica denominada "fóssil" (é essa mesma matéria orgânica que pode se transformar em petróleo ou em gás), que pode se oxidar em contato com o oxigênio do ar e assim liberar CO₂.

Essa "geo-respiração", juntamente com o vulcanismo, é uma das principais emissões naturais de CO₂ para a atmosfera. No entanto, permanece pouco conhecida, pois é muito difícil medir diretamente esse CO₂ de origem fóssil. Contudo, quando a matéria orgânica fóssil se oxida, também libera um elemento traço, o rénio (Re), do qual é rica. O rénio oxidado é solúvel e acaba em solução nos rios. Assim, pode-se quantificar a geo-respiração do carbono fóssil em escala de bacia hidrográfica, medindo o fluxo de rénio (Re) dissolvido nos rios.

Em um estudo publicado na revista PNAS, uma equipe internacional mediu as concentrações de rénio nos rios de Madre de Dios (Peru) na bacia do rio Amazonas. Os resultados mostram que as concentrações de rénio dissolvido são muito mais altas nos rios Andinos do que nos rios que fluem exclusivamente nas planícies (relevo < 500m).

Portanto, a geo-respiração é significativamente mais importante nas montanhas do que nas planícies. Eles também mostram que o fluxo de rénio dos rios Andinos continua aumentando à saída dos Andes, quando os rios formam grandes planícies de inundação onde sedimentos andinos são depositados por longos períodos. Assim, a geo-respiração da matéria orgânica fóssil contida nos sedimentos provenientes da erosão dos Andes perpetua-se nessas planícies inundáveis que margeiam algumas cadeias de montanhas.


Um segundo estudo, publicado na revista Nature, estimou precisamente, pela primeira vez, a quantidade total de CO₂ emitida globalmente pela geo-respiração do carbono fóssil.

Os autores utilizaram uma base de dados de concentrações de Re em vários grandes rios, bem como um modelo de extrapolação espacial para quantificar a geo-respiração em todos os pontos do globo. O fluxo global de CO₂ resultante da geo-respiração estimado é de 68 megatoneladas por ano. Isso é aproximadamente 150 vezes menos que as emissões anuais de CO₂ de origem antropogénica, mas da mesma ordem de grandeza do fluxo de CO₂ emitido pelos vulcões.

Por fim, mostra-se que nas montanhas, a geo-respiração libera mais CO₂ do que aquele que é sequestrado nos calcários via alteração das rochas silicatadas. A longo prazo, a alteração química das cadeias de montanhas não é, portanto, um sumidouro de carbono, como longamente pensamos, mas sim uma fonte líquida de CO₂ para a atmosfera.

Referência:
Dellinger, M., Hilton, R. G., Baronas, J. J., Torres, M. A., Burt, E. I., Clark, K. E., Galy, V., Ccahuana Quispe, A. J., & West, A. J. "High rates of rock organic carbon oxidation sustained as Andean sediment transits the Amazon foreland-floodplain". Proceedings of the National Academy of Sciences. Publicado em 19 de setembro de 2023.
Zondervan, J. R., Hilton, R. G., Dellinger, M., Clubb, F. J., Roylands, T., & Ogrič, M. "Rock organic carbon oxidation CO2 release offsets silicate weathering sink". Nature. Publicado em 04 de outubro de 2023.