Daniel Rothman trabalha no último andar do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do Instituto de Tecnologia de Massachusetts — um grande edifício de concreto com vista para o rio Charles, em Cambridge. Matemático de formação, Rothman estuda sistemas complexos e encontrou um tema fascinante no comportamento da Terra. Em particular, ele investiga o ciclo do carbono do planeta em um passado distante, especialmente durante momentos raros em que ele ultrapassou um ponto de ruptura e entrou em espiral descontrolada, levando centenas de milhares de anos para se recuperar.
Como toda a vida na Terra é baseada em carbono, grandes rupturas no ciclo do carbono são mais conhecidas como extinções em massa. Nas últimas décadas, geólogos fizeram uma descoberta preocupante: muitas das extinções em massa da Terra — incluindo a pior de todas — não foram causadas por impactos de asteroides, como se pensava, mas por erupções vulcânicas maciças que liberaram quantidades catastróficas de CO₂ na atmosfera e nos oceanos.
Se muito CO₂ for liberado muito rapidamente, isso pode sobrecarregar o ciclo do carbono e desencadear um ciclo de feedback planetário. Os processos naturais da Terra podem então amplificar o problema, liberando ainda mais carbono e lançando o clima em uma espiral devastadora que dura 100.000 anos antes que a estabilidade retorne. Não importa se os níveis de CO₂ começam altos ou baixos — o que importa é a velocidade da mudança. Um aumento rápido pode levar ao desastre.
O ciclo do carbono normalmente lida com a liberação lenta e constante de CO₂ dos vulcões ao longo de milhões de anos, movendo o carbono entre o ar, os oceanos e os seres vivos antes que ele finalmente retorne à Terra. Mas se uma quantidade enorme de carbono for liberada em um período muito curto — mais rápido do que o planeta pode absorver — isso pode desencadear uma reação em cadeia muito mais destrutiva do que o evento inicial. Pode haver um limite crítico que separa eventos comuns de aquecimento, aos quais a vida pode se adaptar, de extinções descontroladas.
Embora tenham se passado mais de 60 milhões de anos desde que a Terra ultrapassou pela última vez esse limite, a pesquisa de Rothman sugere que agora estamos empurrando o planeta para o mesmo caminho perigoso. Uma vez que cruzarmos essa linha, uma extinção em massa pode se tornar inevitável, mesmo que leve milhares de anos para se desenrolar completamente.
Ao longo da história da Terra, houve apenas algumas maneiras de liberar enormes quantidades de carbono da crosta para a atmosfera: eventos vulcânicos massivos e raros que ocorrem aproximadamente a cada 50 milhões de anos e — até onde sabemos — o capitalismo industrial, que aconteceu apenas uma vez.
Extinções em massa não são simplesmente eventos muito ruins. Elas não são pandemias disruptivas para a civilização como a COVID-19, que matou menos de 1% de uma única espécie de primata. Elas não são como a perda de um quarto da vegetação mundial ou a glaciação que esterilizou grande parte da América do Norte há 20.000 anos. Elas nem mesmo são como erupções de supervulcões, que — embora capazes de devastar a sociedade moderna — não tiveram efeito duradouro na biodiversidade global. Esses são todos parte dos desafios normais da vida na Terra. A vida já os enfrentou antes. Se fosse vulnerável ao tipo de rupturas rotineiras que fazem parte da vida diária em um planeta vulcânico. Mas, embora a Terra seja um mundo robusto, resiliente a todos os tipos de estresses inimagináveis que regularmente suporta, a cada 50 a 100 milhões de anos algo verdadeiramente catastrófico ocorre. Essas são as grandes extinções em massa, quando as condições na superfície do planeta se tornam tão hostis em todos os lugares que superam a capacidade de quase toda a vida complexa de se adaptar.
Cinco vezes na história da vida animal, essa devastação atingiu — e, em um caso, superou em muito — o limite um tanto arbitrário de eliminar 75% das espécies da Terra, ganhando o título de "grande extinção em massa". Paleontólogos se referem a elas como os Cinco Grandes, embora o registro fóssil também mostre dezenas de outras extinções em massa menos severas. A mais recente dos Cinco Grandes ocorreu há 66 milhões de anos, uma catástrofe global severa o suficiente para terminar o reinado dos dinossauros gigantes.
Ela deixou para trás uma cratera de 110 milhas de largura, descoberta em 1978 sob a Península de Yucatán, no México, por geofísicos que trabalhavam para a empresa estatal de petróleo Pemex. O tamanho e a forma da cratera indicaram que um asteroide de seis milhas de largura escavou instantaneamente um buraco de 20 milhas de profundidade no solo. Três minutos depois, uma cordilheira extremamente temporária de 10 milhas de altura de granito derretido em explosão surgiu. No caos, 76% das espécies animais foram eliminadas.
Em comparação, o dano que os humanos infligiram ao resto do mundo vivo é relativamente modesto até agora, representando talvez menos de 10% das espécies perdidas. Pelo menos por enquanto. De acordo com um influente estudo de 2011 na Nature pela paleobióloga Anthony Barnosky, se continuarmos em nossa taxa atual de extinção, poderíamos escalar de nosso nível já alarmante — uma pequena extinção em massa — para a sexta grande extinção em massa em tão pouco quanto três séculos ou até 11.330 anos. Para geólogos futuros, isso não pareceria diferente de um impacto de asteroide. Ainda mais preocupante, pode haver pontos de ruptura ao longo do caminho onde as espécies restantes do mundo desaparecem quase todas de uma vez, como nós em uma rede elétrica falhando juntos durante um colapso.
Dado o quão devastador o impacto humano na biosfera já foi, é arrepiante considerar que o pior de nossa extinção em massa pode ainda estar por vir.
Um período na história do nosso planeta se destaca como singularmente instrutivo — e singularmente caótico, volátil e mortal — quando se trata de sobrecarga de CO2. Trezentos milhões de anos atrás, a Terra repetidamente perdeu o controle de seu ciclo de carbono e suportou 90 milhões de anos de extinções em massa, incluindo duas das piores catástrofes globais de todos os tempos, ambas impulsionadas por CO2. Em uma instância, o planeta quase morreu. O paleontólogo Paul Wignall a descreveu como sucumbindo a “um clima de malevolência sem paralelo”. No final do período Permiano, 252 milhões de anos atrás, lava suficiente irrompeu da Sibéria e se infiltrou na crosta para enterrar os 48 estados inferiores dos EUA sob um quilômetro de rocha.
Um quilômetro de profundidade.
Os remanescentes desses fluxos de lava antigos são conhecidos como Armadilhas Siberiana. Hoje, eles formam desfiladeiros dramáticos de rios e planaltos de rocha negra na remota wilderness boreal da Rússia. As erupções que os criaram, uma vez cobrindo a Sibéria em 2 milhões de milhas quadradas de basalto fumegante, pertencem a uma classe rara de gigantes chamada Grandes Províncias Ígneas (LIPs).
LIPs são de longe os fenômenos mais perigosos na história da Terra, com um registro muito mais catastrófico do que asteroides. Esses vulcões matadores de planetas, uma vez por era, são completamente diferentes de erupções típicas como Tambora, Monte Rainier ou Krakatau — ou mesmo Yellowstone. Imagine se o Havaí tivesse se formado não ao longo de dezenas de milhões de anos, espalhado pelo Pacífico, mas de uma vez em uma breve e violenta explosão. Em menos de um milhão de anos, e todos em uma região — às vezes até irrompendo pelos centros dos continentes — esses eventos vulcânicos massivos, conhecidos como Grandes Províncias Ígneas (LIPs), são o lembrete dramático da Terra de que nossa fina crosta rochosa e a delicada camada de vida que a cobre repousam acima de um motor planetário agitado e indiferente. Aqui, correntes colossais de rocha arrastam placas oceânicas inteiras para o núcleo do planeta para serem destruídas e refeitas. Quando esse processo é interrompido, as LIPs irrompem como indigestão tectônica, inundando vastas áreas com rocha vulcânica. Se essas erupções forem grandes e rápidas o suficiente, elas podem devastar o mundo.
No final do período Permiano, durante a maior extinção em massa da história, essas erupções teriam produzido explosões aterrorizantes, provavelmente causando breves invernos vulcânicos e chuva ácida. Houve envenenamento generalizado por mercúrio, junto com gases tóxicos de flúor e cloro — semelhantes ao que sufocou soldados nas trincheiras da Primeira Guerra Mundial. Mais criticalmente, e catastrophicamente para a vida, as erupções liberaram uma quantidade de dióxido de carbono que alterou o planeta.
Curiosamente, à medida que a datação da lava siberiana se tornou mais precisa, agora sabemos que a extinção em massa não começou até 300.000 anos após o início das erupções — depois que dois terços da lava já haviam inundado o norte da Pangeia com rocha de milhas de espessura. Isso é intrigante. Os vulcões vinham vomitando sua mistura mortal usual por centenas de milhares de anos, superando em muito a poluição industrial moderna. Teria havido inúmeras explosões violentas e tempestades corrosivas de chuva ácida. No entanto, a vida persistiu; a biosfera é resiliente. Então, por que, após tanta devastação sustentada, a vida entrou em colapso repentinamente em todo o mundo, mesmo nos oceanos mais profundos do lado oposto do planeta?
O que causou a extinção em massa? “Você pode descartar as lavas”, diz Seth Burgess, um geólogo do US Geological Survey. Mas algo sobre esses vulcões siberianos deve ter mudado drasticamente após 300.000 anos, desencadeando o colapso global. Então, o que foi?
O planeta começou a queimar seus próprios combustíveis fósseis.
O resultado foi um influxo massivo de carbono que sobrecarregou os sistemas regulatórios da Terra e desequilibrou o clima.
Vulcões emitem naturalmente CO₂ significativo — até 40% dos gases de uma abertura podem ser dióxido de carbono. Mas após séculos de atividade na superfície, algo muito mais perigoso começou a fermentar no subsolo. Enormes folhas de magma de 1.000 pés de espessura, incapazes de alcançar a superfície, se espalharam lateralmente através de rocha profunda como raízes incandescentes, aquecendo tudo em seu caminho. Foi quando as condições se tornaram catastróficas.
Essas intrusões de magma subterrâneas queimaram através de uma pilha de oito milhas de espessura de rocha russa antiga na Bacia de Tunguska. Essa camada geológica incluía remanescentes de antigas planícies de sal e arenitos, mas mais criticalmente, calcário rico em carbono, depósitos de gás natural de mares antigos e carvão de eras passadas. Em contato, o magma incendiou esses combustíveis fósseis e rochas ricas em carbono, desencadeando explosões massivas de gás que fraturaram a rocha sobrejacente. Na superfície, crateras de meia milha de largura irromperam, liberando gigatoneladas de dióxido de carbono e metano na atmosfera.
Após centenas de milhares de anos de erupções superficiais típicas, os vulcões começaram a queimar o subsolo. As Armadilhas Siberiana entraram em erupção em uma escala massiva, agindo como enormes usinas a carvão, instalações de gás natural e fábricas de cimento. Como um cientista descreveu a extinção do final do Permiano, "A queima de carvão teria representado uma liberação descontrolada e catastrófica de energia da célula de combustível planetária da Terra." Essas erupções liberaram quantidades enormes de CO₂ muito rapidamente para o planeta absorver.
Aqui está uma sequência provável de eventos no final do período Permiano. Primeiro, o excesso de CO₂ prendeu mais energia do sol perto da superfície da Terra — um processo físico básico entendido por cientistas por mais de 150 anos. Como resultado, o planeta aqueceu cerca de 10°C ao longo de milhares de anos, pressionando tanto a vida animal quanto a vegetal até seus limites. Ar mais quente também retém mais umidade — cerca de 7% mais por grau de aquecimento — então, à medida que as temperaturas subiam, o ciclo da água se intensificava, levando a tempestades mais frequentes e severas.
Os oceanos também aqueceram, reduzindo seu conteúdo de oxigênio. Animais marinhos, já lutando no calor, precisavam de mais oxigênio, não menos. À medida que os mares ficavam mais quentes e estagnados, a vida marinha começou a morrer. Para piorar, o CO₂ atmosférico se dissolveu no oceano como ácido carbônico, aumentando a acidez e esgotando o carbonato que muitos organismos usam para construir conchas. Criaturas marinhas ficaram fracas, doentes ou falharam em formar conchas completamente.
Com o colapso da vida oceânica, a teia alimentar marinha começou a se desfazer. Em terra, incêndios florestais destruíram ecossistemas e liberaram ainda mais CO₂, enquanto tempestades violentas castigavam os continentes. Detritos da terra foram lavados para o mar, carregando nutrientes como fósforo que alimentaram florescimentos massivos de algas. Quando essas florações morreram e se decompuseram, consumiram ainda mais oxigênio, sufocando os oceanos.
À medida que o CO₂ continuava a jorrar das Armadilhas Siberiana, o planeta ficava mais quente, pressionando as condições além do que a vida complexa poderia suportar. Nesses mares sem vida e privados de oxigênio, bactérias anaeróbicas antigas — que não precisam de oxigênio para sobreviver — começaram a prosperar. Algumas dessas bactérias usam sulfato para energia, liberando sulfeto de hidrogênio tóxico como subproduto. Esse gás é mortal para a vida que respira oxigênio, como visto hoje em fossos de estrume ou ao redor de campos de petróleo como those na Bacia Permiana do Texas. O veneno se espalhou pelo oceano profundo e em águas mais rasas.
O mundo ficou extremamente quente, assolado por tempestades e em grande parte despojado de vida vegetal. Os oceanos estavam ácidos, famintos por oxigênio e emitiam gases venenosos desses micróbios antigos, matando quase tudo em seu caminho.
Longe das erupções, em regiões polares outrora florestadas como a África do Sul, rios que outrora serpenteavam através de paisagens enraizadas agora fluíam rapidamente sobre o solo estéril. Rios esculpiram canais entrelaçados e expansivos pela paisagem devastada. Estações secas insuportavelmente quentes queimavam as florestas, apenas para serem seguidas por supertempestades apocalípticas que lavavam tudo. Os animais que prosperaram nessas florestas desaparecidas por milhões de anos também desapareceram. No registro fóssil, esporos de fungos aparecem em todo o mundo, marcando o colapso da biosfera. Até insetos, cujos vastos números geralmente os protegem de extinção em massa, lutaram para sobreviver.
Enquanto o calor extremo devastava a vida nos polos, a região central da Terra se tornou verdadeiramente alienígena. À medida que o CO2 impulsionava as temperaturas globais para cima, os oceanos tropicais ficaram tão quentes quanto "sopa muito quente" — quentes o suficiente, talvez, para alimentar "hipercanes" monstruosos de 500 mph que teriam devastado litorais. As temperaturas no interior dispararam ainda mais. Em seu ponto mais baixo, grande parte da superfície do planeta se assemelhava mais à paisagem estéril de um exoplaneta sem vida do que à Terra que conhecemos. Na verdade, o oceano ficou tão vazio que recifes em todo o mundo foram reconstruídos durante a recuperação não por
