Ana Morgado integrou a equipa que, na Universidade de Cambridge, estudou as crateras descobertas na Sibéria e concluiu que estas estão relacionadas com as alterações climáticas e o aquecimento global: "Estamos a desestabilizar sistemas que permaneceram estáveis durante milhares de anos a uma velocidade muito rápida", explica a investigadora portuguesa à CNN Portugal
A engenheira química Ana Morgado já tinha feito bastante investigação na área da mecânica de fluídos quando decidiu investigar os mecanismos físicos das crateras de grandes dimensões que, nos últimos anos, começaram a aparecer na península de Yamal, na Sibéria. A primeira, descoberta em 2014, tinha 30 metros de diâmetro e 50 metros de profundidade e parecia ser fruto de uma explosão. Outras 20 crateras semelhantes foram descobertas desde então - a mais recente em agosto -, intrigando os cientistas que não conseguiam explicar este fenómeno. "Ninguém sabe exatamente quando é que a primeira cratera apareceu. E, apesar de haver várias teorias sobre como aquelas crateras tinham surgido, não havia um modelo físico que permitisse explicar o fenómeno", recorda a cientista portuguesa, de 32 anos, numa videochamada com a CNN Portugal.
No âmbito do seu projeto de doutoramento na Universidade de Cambridge sob a orientação da professora Silvana Cardoso, Ana Morgado integrou uma equipa de quatro investigadores - três engenheiros químicos e um físico - que parece ter encontrado uma explicação para aqueles misteriosos buracos. As suas conclusões, apresentadas em setembro na revista Geophysical Research Letters, sugerem que se trata de uma mistura de alterações climáticas causadas pelo homem com a geologia invulgar da região.
"As alterações climáticas eram muitas vezes referidas como uma causa possível, devido ao aumento da temperatura do Ártico", conta. "Sabíamos que abaixo do solo, existe uma camada de permafrost, que é uma parte do subsolo da crosta terrestre que está permanentemente congelada. Mas, à medida que a temperatura sobe, a camada ativa acima da permaforst torna-se mais profunda mantendo-se descongelada durante mais tempo. O que observamos é que o aquecimento, fruto das alterações climáticas, está a afetar estes sistemas que estavam estabilizados há milhares de anos e que estão a degradar-se muito rapidamente, no espaço de um século."
Oriunda do Porto, onde se licenciou antes de se mudar para o Reino Unido, Ana Morgado nunca foi à Sibéria nem viu de perto as crateras que estava a investigar. Mas a sua equipa pegou "na descrição de geólogos e outros investigadores que analisaram a geologia e química destas crateras para montar um modelo [computacional e teórico] do que seria a estrutura geológica do local".
“A primeira coisa que fizemos foi observar e questionar. Só um aumento da temperatura poderia desestabilizar estes reservatórios que existem? Não, a temperatura por si só, não. Então, ou não é isto ou é algo que está a ser exacerbado por isto. O nosso foi um trabalho de detetive, de ir colocando as peças até perceber o que poderia ser.” A equipa começou por considerar a possibilidade de as explosões serem reações químicas, mas esta hipótese foi rapidamente excluída. “Não havia registo de nada relacionado com a combustão química”, diz Ana Morgado. "Então, tinha de ser algo físico."
Isto foi o que os investigadores encontraram: "Durante o verão, nesta região, o solo gelado e que está à superfície - camada ativa - derrete, mas depois volta a congelar no inverno - essa camada de água tem muitos poucos sais dissolvidos", explica Ana Morgado. Por baixo do solo existe um espesso permafrost - um amontoado de solo, rochas e sedimentos mantidos juntos pelo gelo. O permafrost é uma parte do subsolo que permanece congelado durante longos períodos, sob temperaturas consistentemente baixas. Abaixo do permafrost, existe uma camada de “hidratos de metano”, uma forma sólida de metano.
E entre essas duas camadas, encontram-se bolsas com cerca de um metro de espessura, de água salgada e não congelada, denominadas cryopegs. "Estas bolsas conseguem permanecer no estado líquido com temperaturas bastantes baixas porque são muito salinizadas, mais salgadas do que a água do mar", explica a cientista. "Estes reservatórios estão lá há milhares de anos."
Só que, de acordo com a investigação, à medida que as alterações climáticas provocam temperaturas mais quentes, a camada superior do solo está a derreter, fazendo com que a água migre através do permafrost e entre nas cryopegs, devido a um gradiente osmótico estabelecido entre as duas camadas de água, infiltrando-se nesta camada salgada. "Esta é a parte chave do trabalho", sublinha Ana Morgado.
"Um gradiente osmótico é a diferença de concentração entre duas soluções separadas por uma membrana semipermeável. Neste caso, entre a solução de água fresca à superfície, na camada ativa, e a solução salina na cryopeg, com a permafrost a funcionar como membrana semipermeável", explica.
O problema é que não há espaço suficiente para a água extra, pelo que a cryopeg aumenta de volume, a pressão aumenta e o solo fratura-se, abrindo fissuras para a superfície. Estas fissuras provocam uma rápida queda de pressão nas profundezas, danificando os hidratos de metano e provocando uma libertação explosiva de gás. Esta dança complexa entre o degelo do permafrost e o metano pode durar décadas até ocorrer uma explosão, segundo o estudo.
"Os reservatórios com os hidratos de metano estavam lá quietinhos. O solo no meio funciona como membrana. Mas, devido à pressão exercida pela água, os hidratos de metano são desestabilizados, libertando metano que se acumula localmente, empurrando o solo (a perfmafrost) para cima, até ao ponto que vamos ter a explosão", explica Ana Morgado.
A cientista sublinha que, para que estas explosões ocorram, é necessário que estejam reunidas “condições muito específicas”. A equipa de investigação determinou que o fenómeno não resulta apenas da fuga de gás do degelo do permafrost, que se expande devido ao aumento das temperaturas. Embora as alterações climáticas desempenhem um papel importante, não são suficientes para gerar explosões tão fortes. "Este mecanismo só se aplica porque se estabelece um gradiente osmótico devido à particularidade da geologia da região. Isto não é um evento geológico muito comum, não vemos crateras a aparecer todos os dias", diz.
O processo "é muito específico da região", explica. "Com base nos dados que recolhemos, estamos bastante seguros de que esta é a explicação para o surgimento destas crateras", afirma a cientista portuguesa. Embora acredite que resolveram o puzzle nesta parte do Ártico, se aparecerem crateras explosivas semelhantes em locais com geologia diferente, "pode haver outro mistério para resolver".
Os cientistas afirmam ainda "estas crateras estão a libertar uma grande quantidade de metano", temendo que "estejamos perante aquilo a que chamamos um feedback loop, ou seja: as alterações climáticas fazem com que se liberte metano, mas, por outro lado o metano é dos gases que mais contribuem para o efeito estufa, mais ainda do que o dióxido de carbono, portanto, estas crateras também contribuem para o aumento da temperatura." É aquilo que, na linguagem corrente, chamamos "uma pescadinha de rabo na boca", brinca a cientista, sublinhando que as consequências disto ainda não foram completamente avaliadas. "A ciência é muito boa a prever aquilo que conhece, mas há muito que não conhecemos. Estamos a desestabilizar sistemas que permaneceram estáveis durante milhares de anos a uma velocidade muito rápida."
Para Ana Morgado, estas crateras são a prova de que os humanos estão a alterar o clima e a desestabilizar a Terra de novas formas. "E é muito rápido", acrescenta, "já não são milénios; acontece num par de décadas".
Neste momento, Ana Morgado é investigadora de pós-doutoramento em Economia Circular na Universidade de Oxford. A influência das alterações climáticas e como é que podemos usar os recursos de forma mais sustentável são das áreas que mais interessa a cientista portuguesa, que sublinha a importância de abandonar os combustíveis fósseis. "É um bocado difícil manter a esperança. Ainda quero acreditar que se vai juntar alguma vontade política para minimizar os impactos, mas sei que é muito difícil."
