Ny indsigt i gletschere, der regulerer global siliciumcykling

En ny anmeldelse af siliciumcykling i gletsjermiljøer, ledet af forskere fra University of Bristol, fremhæver gletsjernes potentielle betydning for eksport af silicium til nedstrøms økosystemer.

Det her, siger forskerne, kunne have konsekvenser for marin primær produktivitet og påvirke kulstofkredsløbet på istiders tidsskalaer.

Dette skyldes, at silica er nødvendig af primære producenter, såsom kiselalger (en form for alger, der tegner sig for op til 35 procent af al marin primær produktivitet), og disse primære producenter fjerner betydelige mængder kuldioxid fra atmosfæren, transporterer det til det dybe hav.

Hovedforfatter Jade Hatton fra University of Bristol's School of Earth Sciences, sagde:"Det er vigtigt, at vi forstår den rolle, gletschere spiller i siliciumcykling, og vi har undersøgt tidligere offentliggjort arbejde, der overvejer subglacial forvitring og næringsstofflux for at samle denne anmeldelse, med fokus på det kemiske fingeraftryk af silicium, der eksporteres fra disse miljøer."

Holdet, hvis resultater blev offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Proceedings of Royal Society A , overvejet nogle af de "store spørgsmål" i øjeblikket omkring gletschere og siliciumeksport, herunder forskellene i siliciums kemiske fingeraftryk mellem is- og ikke-glaciale floder, og hvis forvitringsprocesser, der forekommer under gletsjere, driver disse forskelle.

Ved at kombinere nye målinger af smeltevand fra over 20 gletsjere i Island, Alaska, Grønland og Norge med eksisterende data, papiret viser, at det kemiske fingeraftryk af silicium eksporteret fra gletsjere er forskelligt sammenlignet med silicium i ikke-glaciale floder.

Denne kemiske signatur (siliciumisotopsammensætningen) hjælper med at forstå karakteren af ​​forvitringsprocesser, der forekommer under gletsjere.

Jade Hatton tilføjede:"Data fra en sådan række af gletsjere repræsenterer en betydelig indsats med hensyn til feltarbejde og repræsenterer en enorm forbedring af vores viden om den isotopiske signatur af silicium fra gletsjere.

"Vi foreslår, at den distinkte siliciumisotopsammensætning i gletsjervande er drevet af de høje fysiske erosionshastigheder under gletsjere.

"Dette har betydning for, hvordan vi forstår subglaciale forvitringsprocesser og eksport af næringsstoffer fra glaciale miljøer."

Disse nye data præsenteres sammen med arbejde, der tidligere er udført i Island og Grønland for at give stærkere beviser for, at forholdet mellem glaciale smeltevande og en særskilt siliciumisotopsignatur holder.

Forskerne håber, at dette bredere datasæt vil hjælpe med at informere mere komplekse computermodeller i fremtiden, bygger på vores tidligere modelleringsarbejde, der har vist vigtigheden af ​​glacial silica på glacial-interglacial tidsskalaer.

Artiklen giver også en diskussion af kompleksiteten af ​​glaciale miljøer og fremhæver nogle af de vigtige spørgsmål, der stadig er usikre, herunder vigtigheden af ​​partikelformigt silica, når man betragter den samlede eksportflux fra glaciale miljøer.

Jade Hatton sagde:"Meget lidt arbejde er blevet gjort for at forstå dannelsen af ​​denne 'amorfe' silica under gletsjere. Vi foreslår, at den høje fysiske erosion i disse systemer er ekstremt vigtig, opfordrer dog til fremtidigt arbejde for at begrænse dette yderligere.

"Et andet meget omdiskuteret område i øjeblikket er fjordenes rolle i genanvendelse af næringsstoffer, hvilket resulterer i usikkerhed i strømme af gletsjernæringsstoffer, der når det åbne hav. Finansiering fra ERC (ICY-LAB) og Royal Society giver os mulighed for at fortsætte forskningen i dette område, med projekter, der overvejer biogeokemisk cykling i grønlandske fjorde.

"Vi ser frem til at kunne kaste lys over disse usikkerheder ved at bruge en række analyser fra feltarbejde indenfor disse fjordmiljøer."