Os cientistas de Dartmouth usaram um modelo computacional inovador para sugerir que a atividade vulcânica, e não o impacto de um asteróide, foi a principal causa da extinção em massa que encerrou a era dos dinossauros. Esta abordagem revolucionária abre novos horizontes para o estudo de outros eventos geológicos.
Computadores de pensamento livre fizeram engenharia reversa do registro fóssil para determinar as causas do desastre.
Abordando o debate de longa data sobre se um enorme impacto de asteroide ou atividade vulcânica causou a extinção de dinossauros e muitos outros Classificar Há 66 milhões de anos, uma equipa do Dartmouth College adotou uma abordagem inovadora: manteve os cientistas fora do debate e deixou os computadores decidirem.
Pesquisadores relatam na revista Ciência Um novo método de modelagem alimentado por processadores interconectados capazes de processar volumes de dados geológicos e climáticos sem intervenção humana. Eles contrataram aproximadamente 130 processadores para analisar o registro fóssil de trás para frente para determinar os eventos e circunstâncias que levaram à descoberta dos fósseis. período Cretáceo– O evento de extinção do Paleógeno (K – Pg) abriu caminho para a linhagem de mamíferos, incluindo primatas, que deu origem aos primeiros humanos.
Uma nova perspectiva sobre eventos históricos
“Parte da nossa motivação foi avaliar esta questão sem suposições ou preconceitos pré-estabelecidos”, disse Alex Cox, primeiro autor do estudo e estudante de pós-graduação no Departamento de Geociências de Dartmouth. “A maioria dos modelos aponta para o futuro. Adaptámos um modelo do ciclo do carbono para funcionar noutra direção, utilizando o efeito para encontrar a causa através de estatísticas, fornecendo-lhe apenas informações passadas mínimas à medida que avançava em direção a um resultado específico.”
“No final das contas, não importa o que pensamos ou o que pensamos anteriormente: o modelo nos diz como chegamos ao que vemos no registro geológico”, disse ele.
O modelo analisou mais de 300.000 cenários possíveis para emissões de dióxido de carbono, produção de dióxido de enxofre e produtividade biológica ao longo de um milhão de anos antes e depois da extinção K-Pg. Obrigado mais ou menos Aprendizado de máquina Conhecida como cadeia de Markov Monte Carlo – não muito diferente da forma como um smartphone prevê o que você digitará em seguida – os processadores trabalharam juntos de forma independente para comparar, revisar e recalcular suas conclusões até chegarem a um cenário que correspondesse ao resultado salvo no fóssil. registro. .
Descubra as causas da extinção
Os vestígios geoquímicos e orgânicos do registo fóssil ilustram claramente as condições catastróficas que ocorreram durante a extinção K-Pg, assim chamada em referência aos períodos geológicos de ambos os lados da Catástrofe do Milénio. Animais e plantas em todo o mundo têm sofrido mortes em massa à medida que as redes alimentares entram em colapso, à medida que uma atmosfera instável – carregada de enxofre que bloqueia a luz solar, minerais transportados pelo ar e dióxido de carbono que retém o calor – oscila descontroladamente entre condições de congelamento e escaldantes.
Embora o efeito seja claro, a causa da extinção não foi resolvida. As primeiras teorias que atribuíam o evento a erupções vulcânicas foram ofuscadas pela descoberta no México de uma cratera de impacto conhecida como Chicxulub, causada por um asteróide com quilômetros de largura, agora considerado o principal responsável pela extinção. No entanto, as teorias começam a convergir, à medida que as evidências fósseis apontam para um golpe duplo sem precedentes na história da Terra: o asteróide pode ter colidido com um planeta que já sofre com as erupções massivas e extremamente violentas dos vulcões Deccan Traps, no oeste da Índia.
Mas os cientistas ainda não sabem — ou concordam — quanto cada evento contribuiu para a extinção em massa. Então Cox e seu orientador Brenhen Keller, professor assistente de geociências em Dartmouth e coautor do estudo, decidiram “ver o que você ganha se deixar o código decidir”.
Resultados de modelagem e forçamento vulcânico
O seu modelo sugere que a libertação de gases que alteram o clima provenientes das Armadilhas de Deccan, por si só, poderia ser suficiente para desencadear a extinção global. As armadilhas explodiram cerca de 300 mil anos antes do asteróide Chicxulub. Durante as suas erupções de quase um milhão de anos, estima-se que as Armadilhas de Deccan tenham bombeado até 10,4 biliões de toneladas de dióxido de carbono e 9,3 biliões de toneladas de enxofre para a atmosfera.
“Sabemos historicamente que os vulcões podem causar extinções em massa, mas esta é a primeira estimativa independente de emissões voláteis com base em evidências dos seus efeitos”, disse Keller, que publicou uma pesquisa no ano passado ligando quatro das cinco extinções em massa na Terra a serem causadas por vulcões. . “ambiental.” .
“Nosso modelo analisou os dados de forma independente e sem preconceito humano para determinar quanto dióxido de carbono e dióxido de enxofre seriam necessários para produzir as perturbações climáticas e do ciclo do carbono que vemos no registro geológico. “Isso mostra que há muito dióxido de carbono na atmosfera”, disse Keller, que trabalhou extensivamente para estudar a relação entre o vulcanismo de Deccan e a extinção K-Pg. “Essas quantidades são consistentes com o que esperaríamos das emissões da Armadilha de Deccan.”
Impacto de asteróide e contexto moderno
O modelo revelou um declínio acentuado na acumulação de carbono orgânico nas profundezas do oceano no momento do impacto de Chicxulub, provavelmente devido ao facto de o asteróide ter causado o desaparecimento de muitas espécies animais e vegetais. O registro contém evidências de uma queda na temperatura na mesma época, que se acredita ter sido causada por uma grande quantidade de enxofre – um agente de resfriamento de curta duração – que o meteorito gigante teria lançado ao ar ao colidir com o enorme meteorito. Superfície rica em enxofre. Nesta região do planeta.
O impacto do asteróide provavelmente também liberou dióxido de carbono e dióxido de enxofre. No entanto, o modelo revelou que não houve pico nas emissões de nenhum dos gases naquele momento, sugerindo que a contribuição do asteroide para a extinção não dependia de ele não emitir os gases.
Conclusão: inovação metodológica e aplicações futuras
No contexto moderno, Cox disse que a queima de combustíveis fósseis entre 2000 e 2023 liberou anualmente cerca de 16 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono na atmosfera. Isto é 100 vezes maior do que a maior taxa de emissão anual prevista pelos cientistas nas Armadilhas de Deccan. Embora seja alarmante por si só, serão necessários mais alguns milhares de anos para que as atuais emissões de dióxido de carbono atinjam a quantidade total emitida por vulcões antigos, disse Cox.
“O que é ainda mais encorajador é que os resultados que obtivemos são geralmente fisicamente plausíveis, o que é impressionante dado que o modelo poderia ter sido completamente descontrolado tecnicamente sem restrições anteriores mais fortes”, disse ele.
Cox disse que conectar os processadores reduziu o tempo necessário para o modelo analisar esse enorme conjunto de dados de meses ou anos para horas. O método dele e de Keller pode ser usado para inverter outros modelos de sistemas terrestres, como o clima ou o ciclo do carbono, para avaliar eventos geológicos cujos resultados são bem conhecidos, mas não os fatores que os causaram.
“Este tipo de inversão paralela nunca foi alcançada em modelos de ciências da Terra antes. Nosso método pode ser escalado para milhares de processadores, dando-nos um espaço de solução muito maior para explorar, e é muito robusto ao preconceito humano”, disse Cox.
“Até agora, as pessoas da nossa área ficaram mais impressionadas com a novidade do método do que com o nosso resultado”, disse ele rindo. “Qualquer sistema terrestre cujo efeito, mas não a sua causa, conhecemos, está pronto para ser revertido. Quanto melhor conhecermos o resultado, melhor poderemos descrever os factores que o causaram.”
