Forskere finder overraskende beviser for hurtige ændringer i Arktis

Forskere har fundet overraskende beviser på hurtige klimaændringer i Arktis:Midt i det arktiske hav nær Nordpolen, de opdagede, at niveauerne af radium-228 er næsten fordoblet i løbet af det sidste årti.

Fundet indikerer, at der sker store ændringer langs kysten - fordi kilden til radium er landet og de lavvandede kontinentalsokler, der omgiver havet. Disse kystændringer, på tur, kunne også levere flere næringsstoffer, kulstof, og andre kemikalier ind i det arktiske hav og fører til dramatiske indvirkninger på arktiske fødenet og dyrepopulationer.

Forskerholdet, ledet af Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), har mistanke om, at smeltende havis har efterladt mere åbent vand nær kysten, så vind kan skabe bølger. Bølgevirkningen når ned til de lavvandede hylder og rører sedimenter op, frigivelse af radium, der føres til overfladen og væk i det åbne hav. Den samme mekanisme ville sandsynligvis også mobilisere og levere flere næringsstoffer, kulstof, og andre kemikalier i det arktiske hav, fremme væksten af ​​plankton i bunden af ​​fødekæden. At, på tur, kan have betydelige konsekvenser for fisk og havpattedyr og ændre det arktiske økosystem.

Undersøgelsen blev offentliggjort 3. januar, 2018, i journalen Videnskabens fremskridt . Forskerholdet omfattede Lauren Kipp, Matthew Charette, og Paul Henderson (WHOI), Willard Moore (University of South Carolina), og Ignatius Rigor (University of Washington).

Forskere har længe brugt radium-228 til at spore strømmen af ​​materiale fra land og sedimenter til havet. Det er en naturligt forekommende isotop produceret af det radioaktive henfald af thorium i sedimenter. Men i modsætning til thorium, det opløses i vand, hvor forskere kan spore kilderne, beløb, satser, og retningen af ​​dens strømning, sagde Kipp, der er hovedforfatter af undersøgelsen og en kandidatstuderende i MIT-WHOI Joint Program in Oceanography.

Kipp ledede indsatsen for at måle radium på 69 steder fra den vestlige udkant af det arktiske hav til polen på en to-måneders rejse ombord på isbryderen Healy i sommeren 2015. Krydstogtet var en del af det internationale GEOTRACES-program, som har til formål at måle kemiske sporstoffer i verdenshavet for at forstå havets cirkulation og give en baseline til at vurdere fremtidige kemiske ændringer i havene. Det amerikanske GEOTRACES-program og denne undersøgelse er begge finansieret af National Science Foundation.

Til deres overraskelse, forskerholdet fandt ud af, at radium-228-koncentrationerne i det centrale Arktiske Ocean var steget betydeligt siden sidst målinger blev foretaget i 2007. Hvad var dets kilde, og hvorfor var det steget?

Holdet undersøgte banerne for havis, der drev i havet, og så et mønster af is - og dermed vand - strømme nordpå fra Ruslands store nordkyst mod midten af ​​det arktiske hav, hvor radiumkoncentrationerne var steget. Mønsteret er på linje med Transpolar Drift, en kraftig strøm, der flyder i samme retning, som kunne transportere radium fra kystnære kilder.

De konkluderede, at det overskydende radium måtte komme fra sedimenter i den østsibiriske arktiske sokkel ud for Rusland, den største kontinentalsokkel på jorden. Det er forholdsvis lavt, med en gennemsnitlig dybde på 170 fod, men det strækker sig 930 miles fra kysten og indeholder et stort reservoir af radium og andre kemiske forbindelser.

Noget måtte have ændret sig langs kysten for at forklare den dramatiske stigning i radium midt i det arktiske hav. Forskerne teoretiserer, at et opvarmende arktisk miljø har reduceret havisdækket, giver mulighed for mere bølgevirkning, der rører sedimenter op og mobiliserer mere radium.

Men der er andre mulige medvirkende faktorer, der forårsager ændringer på hylden, siger forskerne. Mere bølgepåvirkning kan også forårsage mere kystlinjeerosion, tilføjer mere terrestrisk sediment i havet. Opvarmende temperaturer kan optø permafrost, at frigøre mere materiale i havet, og stigende flod- og grundvandsafstrømning kan bære mere radium, næringsstoffer, kulstof, og andet materiale ind i Arktis.

"Fortsat overvågning af hyldetilførsler til arktisk overfladevand er derfor afgørende for at forstå, hvordan det ændrede klima vil påvirke kemien, biologi, og økonomiske ressourcer i det arktiske hav, " skrev undersøgelsens forfattere.

Datadækningen over den østsibiriske sokkel er i øjeblikket meget begrænset, så det er vigtigt at udføre flere undersøgelser i denne region for at lokalisere de direkte årsager til de øgede hyldeinput og muliggøre fremtidig overvågning. "Beviser fra Kipp og kolleger for væsentlige løbende ændringer i det kemiske miljø i det arktiske hav understreger behovet for vedvarende undersøgelse af disse ændringer og af de involverede processer, " sagde Bob Anderson, en Ewing-Lamont forskningsprofessor ved Lamont-Doherty Earth Observatory ved Columbia University og direktør for U.S. GEOTRACES Program Office. "Det ville være fantastisk, hvis relaterede indsatser fra marinegeokemikere i Rusland kunne integreres med fremtidige undersøgelser fra andre nationer, for eksempel i regi af det internationale GEOTRACES-program."