Undersøgelse estimerer ilttab i det gamle globale hav

Et tab af ilt i det globale havvand for 94 millioner år siden førte til en masseudryddelse af livet i havet, der varede i omkring en halv million år.

Forskere har fundet flere potentielle forklaringer på, hvordan tabet af ilt skete. Disse kunne omfatte øget vulkansk aktivitet, øgede næringsstoffer når havet, stigende havniveauer, og opvarmning af hav- og overfladetemperaturer. Men at pege en finger på en hvilken som helst årsag (eller flere af dem) kræver at vide, hvor hurtigt ilttabet skete.

En ny teknik, udviklet af Arizona State University kandidatstuderende Chad Ostrander med kolleger ved Wood Hole Oceanographic Institution (WHOI) og Florida State University (FSU), har lagt en tidsplan for ilttabet forbundet med denne store havudryddelsesbegivenhed, som er kendt af videnskaben som Oceanic Anoxic Event 2.

Deres forskning blev offentliggjort 9. august, 2017, i journalen Videnskabens fremskridt .

"Projektet begyndte, da jeg var bachelor-sommerskolestipendiat på Woods Hole, siger Ostrander, en ph.d.-studerende ved ASU's School of Earth and Space Exploration. Hans medforfattere på papiret er Jeremy Owens fra Florida State og Sune Nielsen ved Woods Hole.

"Vi var i stand til at spore ændringer i iltindholdet i gammelt havvand ved at måle isotoper af thallium i gamle havbundsedimenter, " Ostrander forklarer. "Da ilten i klipperne vi måler ikke ville give nogen værdifuld information, vi bruger thallium og andre elementer som stand-ins, eller fuldmagter."

Sedimenter bevarer havvandets thalliumisotopsammensætning, som ændrer sig afhængigt af mængden af ​​ilt i det dybe hav på det tidspunkt, hvor de blev aflejret. Sedimenterne hober sig op over tid, med dybere niveauer svarende til tider længere i fortiden.

De sedimenter, som holdet undersøgte, var organisk-rige sorte skifre, indsamlet som kerneprøver ved dybhavsboringer i 2003. Stedet var Demerara Rise, et undersøisk plateau i Atlanterhavet ud for Surinams og Fransk Guyanas kyster.

"Vi opløste stenene i vores laboratorium, " forklarer Ostrander, "og derefter kemisk adskilt alt undtagen thallium, det element, vi havde brug for til analyse."

Så ved hjælp af massespektrometri, holdet målte variationer i thallium i sedimentære bjergarter som en proxy for ændringer i iltniveauer over titusinder af år.

På baggrund af analysen, forskerne formoder, at op til halvdelen af ​​det dybe hav var blevet iltfattigt under Oceanic Anoxic Event 2, og forblev det i omkring en halv million år, før det kom sig.

"Tabet af ilt tog 43, 000 år tilbage, plus eller minus omkring 11, 000, " siger Ostrander. "Kald det 50, 000 år eller mindre."

Den primære årsag til Oceanic Anoxic Event 2 kan have været øget tilførsel af næringsstoffer til havene, siger forskerne. En stigning i næringsstoffer fremmer produktionen af ​​organisk stof, og efterfølgende remineralisering af bakterier, der lever af det.

"Det er denne remineralisering, der er specifikt ansvarlig for ilttabet, fordi disse bakterier forbruger ilt for at oxidere det organiske, eller kulstofbærende, stof, " siger Ostrander. "Vi ser et lignende scenarie i det moderne hav, igen på grund af øget tilførsel af næringsstoffer, men hovedsagelig drevet af gødning, der bruges i landbruget."

Faktisk, han siger, "den største 'døde zone' observeret i den Mexicanske Golf opstår lige nu af netop denne grund."

Forskerne trækker en tydelig parallel mellem hastigheden af ​​deoxygenering dengang og moderne tendenser i oceanisk ilttab.

siger medforfatter Nielsen, "Vores resultater viser, at havdeoxygeneringshastigheder forud for den gamle begivenhed sandsynligvis fandt sted over titusinder af år, og er overraskende lig den to procents iltsvindstendens, vi ser induceret af menneskerelateret aktivitet i løbet af de sidste 50 år."

Han tilføjer, "Vi ved ikke, om havet er på vej mod en anden global anoxisk begivenhed, men tendensen er, selvfølgelig, bekymrende."

Ostrander siger, "På dette tidspunkt, vi er kun lige begyndt at forstå, hvordan iltniveauet i havet har ændret sig i fortiden. Men med vores nye værktøj, Vi har allerede erfaret, at en af ​​de mest ekstreme klimabegivenheder i sedimentoptegnelsen giver en ubehageligt rimelig analog til muligt fremtidigt havilttab og efterfølgende økologiske skift."

Han tilføjer, "Vi håber at bruge disse oplysninger til at få et bedre indblik i den korte-, mellem- og langsigtet fremtid for iltindholdet i nutidens oceaner."