Forskere sporer atmosfærisk stigning i CO2 under deglaciation til det dybe Stillehav

Længe før mennesker begyndte at sprøjte kuldioxid ind i atmosfæren ved at brænde fossile brændstoffer som olie, gas, og kul, niveauet af atmosfærisk CO2 steg markant, da Jorden kom ud af sin sidste istid. Mange videnskabsmænd har længe haft mistanke om, at kilden til dette kulstof var fra dybhavet.

Men forskere har ikke været i stand til at dokumentere, hvordan kulstoffet kom ud af havet og ud i atmosfæren. Det er forblevet et af videnskabens vigtigste mysterier.

En ny undersøgelse, offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur Geovidenskab , giver nogle af de mest overbevisende beviser for, hvordan det skete - en "udskylning" af det dybe Stillehav forårsaget af accelerationen af ​​vandcirkulationsmønstre, der begynder omkring Antarktis.

Bekymringen, forskere siger, er, at det kan ske igen, potentielt forstørre og accelerere menneskeskabte klimaændringer.

"Stillehavet er stort, og du kan opbevare en masse ting dernede - det er lidt ligesom bedstemors rodkælder - ting samler sig der og bliver nogle gange ikke renset ud, " sagde Alan Mix, en oceanograf fra Oregon State University og medforfatter på undersøgelsen. "Vi har vidst, at CO2 i atmosfæren gik op og ned tidligere, vi ved, at det var en del af store klimaændringer, og vi troede, det kom ud af det dybe hav.

"Men det har ikke været klart, hvordan kulstoffet rent faktisk kom ud af havet for at forårsage CO2-stigningen."

Hovedforfatter Jianghui Du, en doktorand i oceanografi ved Oregon State, sagde, at der er et cirkulationsmønster i Stillehavet, der begynder med, at vandet omkring Antarktis synker og bevæger sig nordpå i stor dybde et par miles under overfladen. Det fortsætter hele vejen til Alaska, hvor det rejser sig, vender tilbage mod syd, og flyder tilbage til Antarktis, hvor det blander sig tilbage til havoverfladen.

Det tager lang tid for vandets rundrejse i afgrunden - næsten 1, 000 år, sagde du. Sammen med resten af ​​OSU-teamet, Du fandt ud af, at flowet blev langsommere under istidens maksimum, men accelererede under deglaciation, da Jorden blev varmet. Denne hurtigere strøm skyllede kulstoffet fra det dybe Stillehav – rensede bedstemors rodkælder ud – og bragte CO2 til overfladen nær Antarktis. Der blev det frigivet til atmosfæren.

"Det skete groft sagt i to trin under den sidste deglaciation - en indledende fase fra 18. 000 til 15, 000 år siden, da CO2 steg med omkring 50 ppm, og en anden puls tilføjede senere yderligere 30 dele pr. million, " sagde Du. Det samlede antal er bare en smule mindre end mængden af ​​CO2 er steget siden den industrielle revolution. Så havet kan være en stærk kilde til kulstof.

Brian Haley, også oceanograf ved Oregon State University og medforfatter på undersøgelsen, bemærkede, at kulstof altid falder ned i det dybe hav. Nær overfladen, plankton vokser, men når de dør, synker de og nedbrydes. Det er en biologisk pumpe, der altid sender kulstof til bunden. "Jo langsommere cirkulation, "Haley sagde, "jo mere tid vandet bruger dernede, og kulstof kan opbygges."

Du sagde, at under et glacialt maksimum, vandet sænker farten og akkumulerer masser af kulstof. "Da Jorden begyndte at opvarme, vandbevægelsen fremskyndes med omkring en faktor tre, " bemærkede han, "og det kulstof kom tilbage til overfladen."

Nøglen til forskernes opdagelse er analysen af ​​neodymiumisotoper i sedimentkerner i det nordlige Stillehav. Haley bemærkede, at isotoperne er "som en returadresselabel på et brev fra det dybe hav." Når forholdet mellem isotop 143 og 144 er højere i sedimenterne, vandbevægelsen i denne periode var langsommere. Når vandbevægelser øges under opvarmningsbegivenheder, forholdet mellem neodymisotoper afspejler det også.

"Denne opdagelse af, at den dybe cirkulation accelererede, er den rygende pistol i denne mystiske historie om, hvordan CO2 kom ud til det dybe hav, " sagde Mix. "Vi ved nu, hvordan det skete, og det dybe Stillehav er synderen - en partner i kriminalitet med Antarktis. "

Det, der bekymrer forskerne, er, at det kan ske igen, mens klimaet bliver ved med at varme.

"Vi ved ikke, at cirkulationen vil fremskynde og bringe det kulstof til overfladen, men det virker som en rimelig ting at tænke på, "Du sagde." Vores bevis på, at dette faktisk skete tidligere, vil hjælpe de mennesker, der driver klimamodeller, med at finde ud af, om det er en reel risiko for fremtiden. "

Forskerne siger, at deres resultater bør betragtes ud fra et politisk perspektiv.

"Hidtil har havet absorberet omkring en tredjedel af det samlede kulstof, der udledes fra fossile brændstoffer, " sagde Mix. "Det har hjulpet med at bremse opvarmningen. Paris-klimaaftalen har sat mål om at begrænse opvarmningen til 1,5 til 2 grader (Celsius), og vi ved ret godt, hvor meget kulstof der kan frigives til atmosfæren, mens vi holder det niveau.

"Men hvis havet holder op med at absorbere overskydende CO2, og frigiver i stedet mere fra dybhavet, det giver problemer. Havudslip ville trække fra vores resterende emissionsbudget, og det betyder, at vi bliver nødt til at få vores emissioner ned meget hurtigere. Vi skal finde ud af, hvor meget."