Sabemos mucho sobre cómo el dióxido de carbono CO 2 los niveles pueden impulsar el cambio climático, pero ¿qué hay de la forma en que el cambio climático puede causar fluctuaciones en el CO 2 ¿niveles? Una nueva investigación de un equipo internacional de científicos revela uno de los mecanismos por los cuales un clima más frío fue acompañado por el agotamiento del CO atmosférico 2 durante las últimas glaciaciones.
El objetivo general del trabajo es comprender mejor cómo y por qué la Tierra sufre cambios climáticos periódicos, lo que podría arrojar luz sobre cómo los factores creados por el hombre podrían afectar el clima global.
La temperatura promedio de la Tierra ha fluctuado naturalmente entre 4 y 5 grados centígrados en el transcurso de los últimos millones de años a medida que el planeta entró y salió de los períodos glaciales. Durante ese tiempo, el CO atmosférico de la Tierra 2 los niveles han fluctuado entre aproximadamente 180 y 280 partes por millón ppm cada 100,000 años más o menos. En los últimos años, las emisiones de carbono producidas por el hombre han aumentado esa concentración hasta más de 400 ppm
Hace unos 10 años, los investigadores notaron una estrecha correspondencia entre las fluctuaciones en CO 2 niveles y temperatura en el último millón de años. Cuando la Tierra está más fría, la cantidad de CO 2 en la atmósfera también está en su punto más bajo. Durante la edad de hielo más reciente, que terminó hace unos 11,000 años, las temperaturas globales fueron 5 grados Celsius más bajas de lo que son hoy, y el CO atmosférico 2 las concentraciones fueron de 180 ppm.
Utilizando una biblioteca de más de 10,000 corales de aguas profundas recolectados por Jess Adkins de Caltech, un equipo internacional de científicos ha demostrado que los períodos de climas más fríos están asociados con una mayor eficiencia de fitoplancton y una reducción de nutrientes en la superficie del Océano Austral el océano que rodea la Antártida, que está relacionado con un aumento en el secuestro de carbono en el océano profundo. Un artículo sobre su investigación aparece la semana del 13 de marzo en la edición en línea de la Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Es fundamental entender por qué el CO atmosférico 2 la concentración fue menor durante las glaciaciones. Esto nos ayudará a comprender cómo responderá el océano al CO antropogénico en curso 2 emisiones ", dice Xingchen Tony Wang, autor principal del estudio. Wang era un estudiante graduado en Princeton mientras realizaba la investigación en el laboratorio de Daniel Sigman, profesor Dusenbury de Ciencias Geológicas y Geofísicas. Ahora es una Fundación SimonsBecario postdoctoral sobre los orígenes de la vida en Caltech.
Hay 60 veces más carbono en el océano que en la atmósfera, en parte porque el océano es muy grande. La masa de los océanos del mundo es aproximadamente 270 veces mayor que la de la atmósfera. Como tal, el océano es el más granderegulador del carbono en la atmósfera, actuando como sumidero y fuente de CO atmosférico 2 .
Los procesos biológicos son el principal impulsor del CO 2 absorción de la atmósfera al océano. Al igual que la fotosíntesis de árboles y plantas en tierra, el plancton en la superficie del mar se convierte en CO 2 en azúcares que eventualmente son consumidos por otras criaturas. A medida que las criaturas marinas que consumen esos azúcares, y el carbono que contienen mueren, se hunden en las profundidades del océano, donde el carbono se mantiene alejado de la atmósfera durantetiempo. Este proceso se llama "bomba biológica".
Una población saludable de fitoplancton ayuda a bloquear el carbono de la atmósfera. Para prosperar, el fitoplancton necesita nutrientes, especialmente nitrógeno, fósforo y hierro. En la mayor parte del océano moderno, el fitoplancton agota todos los nutrientes disponibles enla superficie del océano y la bomba biológica funciona con la máxima eficiencia.
Sin embargo, en el moderno Océano Austral, hay una cantidad limitada de hierro, lo que significa que no hay suficiente fitoplancton para consumir completamente el nitrógeno y el fósforo en las aguas superficiales. Cuando hay menos biomasa viva, también hay menosque puede morir y hundirse hasta el fondo, lo que da como resultado una disminución en el secuestro de carbono. La bomba biológica actualmente no está funcionando tan eficientemente como teóricamente podría.
Para rastrear la eficiencia de la bomba biológica durante los últimos 40,000 años, Adkins y sus colegas recolectaron más de 10,000 fósiles del coral Desmophyllum dianthus.
¿Por qué el coral? Dos razones: primero, a medida que crece, el coral acrecienta un esqueleto a su alrededor y precipita el carbonato de calcio CaCO 3 y otros elementos traza incluido el nitrógeno fuera del agua a su alrededor.Ese proceso crea un registro rocoso de la química del océano.En segundo lugar, el coral se puede fechar con precisión usando una combinación de datación por radiocarbono y uranio.
"Encontrar corales fósiles de unos centímetros de altura a 2.000 metros de profundidad en el océano no es una tarea trivial", dice Adkins, profesor de Geoquímica y Ciencias Ambientales Globales de la Familia Smits en Caltech.
Adkins y sus colegas recolectaron coral de la brecha relativamente estrecha 500 millas conocida como el Pasaje Drake entre Sudamérica y la Antártida entre otros lugares. Debido a que el Océano Austral fluye alrededor de la Antártida, todas sus aguas se canalizan a través de esa brecha- haciendo las muestras Adkins recolectó un registro robusto del agua en todo el Océano Austral.
Wang analizó las proporciones de dos isótopos de átomos de nitrógeno en estos corales: nitrógeno-14 14N, la variedad más común del átomo, con siete protones y siete neutrones en su núcleo y nitrógeno-15 15N, que tieneun neutrón adicional. Cuando el fitoplancton consume nitrógeno, prefieren 14N a 15N. Como resultado, existe una correlación entre la proporción de isótopos de nitrógeno en la materia orgánica que se hunde que los corales luego comen cuando cae al fondo marino y cuántoel nitrógeno se consume en la superficie del océano y, por extensión, la eficiencia de la bomba biológica.
Una mayor cantidad de 15 N en los fósiles indica que la bomba biológica estaba funcionando de manera más eficiente en ese momento. Una analogía sería monitorear lo que una persona come en su hogar. Si están comiendo más de sus alimentos menos preferidos, entonces unopodría suponer que la cantidad de comida en su despensa se está agotando.
De hecho, Wang descubrió que mayores cantidades de 15N estaban presentes en los fósiles correspondientes a la última edad de hielo, lo que indica que la bomba biológica estaba funcionando de manera más eficiente durante ese tiempo. Como tal, la evidencia sugiere que los climas más fríos permiten que crezca más biomasa enla superficie del Océano Austral, probablemente porque los climas más fríos experimentan vientos más fuertes, que pueden soplar más hierro hacia el Océano Austral desde los continentes. Esa biomasa consume carbono, luego muere y se hunde, encerrándolo lejos de la atmósfera.
Adkins y sus colegas planean continuar investigando la biblioteca de corales para obtener más detalles sobre los ciclos de los cambios en la química de los océanos en los últimos cientos de miles de años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Original escrito por Robert Perkins. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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