Gulf Stream hvirvler som kilde til jern

ETH-forskere har tilfældigt opdaget, at Golfstrømmen-hvirvler er rige på jern, og disse hvirvler transporterer dette essentielle mikronæringsstof til det jernfattige Nordatlantiske Gyre. Før denne opdagelse, den typiske antagelse var, at denne del af havet modtog jern primært fra Saharas støv.

Små havdyr som cyanobakterier har brug for store mængder sporstoffer som zink og jern. I verdenshavene, imidlertid, sidstnævnte er ofte en mangelvare. Dette gælder for store strækninger af Nordatlanten, især det store Nordatlantiske Gyre mellem Nordamerika, De Kanariske Øer, Caribien og Golfstrømmen.

Indtil nu, forskere har normalt antaget, at støv fra Sahara var den eneste væsentlige kilde til jern til det nordatlantiske gyre. Nu har ETH geokemikerne Tim Conway og Gregory de Souza opdaget en anden kilde:kulde, jernrigt havvand fra den nordamerikanske kontinentalskråning, som er fanget af golfstrømmens bugter og ført til det nordatlantiske gyre. Deres undersøgelse blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Hvirvler på overfladen

Disse "vandlommer" er synlige ved havets overflade som cirkulære hvirvler, hvoraf den største har en diameter på 200 kilometer. Under dem er cylinderformede søjler, der når ned til 1, 000 meter, roterer mod uret om deres egne akser. De holder i omkring to år, i hvilket tidsrum deres rotation aftager, når de blandes med vandet i det nordatlantiske gyre og beriger det med jern. Nogle af vandsøjlerne vender tilbage for at blive reabsorberet af Golfstrømmen.

"Mængden af ​​jern fra denne kilde er sandsynligvis af samme størrelsesorden som den, der leveres af Saharas støv, da Golfstrømhvirvler konstant dannes, mens støvstorme normalt kun er korte begivenheder, " siger de Souza, Seniorassistent ved Institut for Geokemi og Petrologi ved ETH Zürich.

Ren nysgerrighed:"Snublende" over jernrigt vand

de Souza og tidligere postdoc Conway (nu professor ved University of South Florida) fandt de jernbærende Golfstrøms hvirvler serendipitalt. Af ren nysgerrighed, de to forskere undersøgte nogle nyligt offentliggjorte data, der var blevet indsamlet under et forskningstogt fra den nordamerikanske kyst til Bermuda. Disse data inkluderede koncentrationerne af jern og zink opløst i havvand fra overfladen til havbunden.

På et sted tæt på Golfstrømmen, ETH-forskerne bemærkede forhøjede jernkoncentrationer i overfladen af ​​det ellers jernfattige Nordatlantiske Gyre, at nå værdier svarende til kystvandets. De indså, at forskningsfartøjet havde, helt tilfældigt, prøvet en Golfstrømsvirvel, der transporterer jern ind i det næringsfattige vand i Nordatlanten.

Kvantitative skøn vanskelige

For mere præcist at vurdere og beregne, hvor meget jern der leveres på denne måde, ETH-forskerne kontaktede deres kollega Jaime Palter, Professor ved University of Rhode Island og specialist i havcirkulation. Gregory de Souza forklarer:"Satelitter, der observerer havoverfladens højde, gør det muligt at genkende hvirvler fra rummet. Da vandet i dem er tættere end det omgivende hav, hvirvlerne danner overfladefordybninger, der ligger op til en meter under resten af ​​havets overflade."

Fra hendes analyse af satellitdataene, Palter fastslog, at i gennemsnit, syv til otte hvirvler splittes fra Golfstrømmen hvert år. Baseret på dette, de tre forskere var i stand til at estimere mængden af ​​jern, de bærer, hvilket de regner med at være omkring 15 procent af det jern, der leveres af Saharas støv.

Imidlertid, det er svært at sammenligne de to kilder, da dataene er utilstrækkelige og noget modstridende, som de Souza siger:"Det er frem for alt ikke klart, hvor meget jern fra Sahara-støv der rent faktisk opløses i havvand." Andelen af ​​jern, der leveres til det nordatlantiske gyre af Golfstrømmens hvirvler, kunne lige så godt være alt fra 3 til 75 procent af det fra støv. Denne brede rækkevidde gør det umuligt mere præcist at udpege det relative bidrag fra jern fra Golfstrømshvirvler sammenlignet med det fra Saharas støv. "Vi har brug for data med højere rumlig opløsning, hvis vi skal beregne mængden af ​​jern fra hvirvlerne mere præcist, " siger de Souza, "og vi har også brug for en bedre forståelse af, hvilke parametre der bestemmer opløseligheden af ​​jern i støv, der leveres til havoverfladen."

Spormetaller driver biologisk aktivitet

Jern, zink og andre spormetaller er afgørende for overlevelsen af ​​plankton og andre mikroskopiske beboere i det åbne hav, såsom kiselalger, alger eller bakterier. Især cyanobakterier, som er særligt rigelige i det nordatlantiske gyre, spiller en nøglerolle i det globale kulstof- og nitrogenkredsløb. De kan fotosyntese og fiksere atmosfærisk nitrogen, hvilket betyder, at de stimulerer produktiviteten i havet. Imidlertid, for effektivt at fikse nitrogen, de kræver store mængder jern.

Når havets cirkulationsmønstre ændrer sig, fordelingen af ​​sporstoffer og næringsstoffer ændrer sig også. "Derfor er det vigtigt for os at vide, hvor jernet, zink og andre metaller kommer fra, " siger de Souza. Han erkender, at klimaændringer kan påvirke stierne for store havstrømme:"På nuværende tidspunkt, vi ved ikke nok til at kunne forudsige hvilken effekt dette kan have på spormetaller, og dermed på produktiviteten i havene."