Ny stabil isotopanalyse sætter spørgsmålstegn ved oprindelsen af ​​sort kulstof i havet

Vi kan nok alle være enige om, at dybhavet ikke er i brand.

Men den forkullede, pulverformig sod, der skyldes afbrænding af ting som skove eller fossile brændstoffer, udgør en vigtig del af kulstoffet, der er opløst i havet. Så hvordan i alverden gjorde den sod, som forskere kalder sort kulstof, kom derhen?

Takket være trækul fundet i fossilrekorden, videnskabsmænd ved, at brande er sket i millioner af år, siden de første træer dukkede op. Den sod, der er tilbage - sort kulstof - udgør omkring 10% af alt kulstof i jordens jord, og indtil for nylig, forskere troede, at floder skyllede det i havet.

Aron Stubbins, lektor i hav- og miljøvidenskab ved Northeastern, gik sammen med en gruppe forskere, der testede den længe etablerede idé om, at floder til sidst transporterer sort kulstof til havet.

Holdets resultater, udgivet i Naturkommunikation , viser, at det opløste sorte kulstof, der findes i floder, ikke matcher målingerne af sort kulstof, der bor i havet.

Den nuværende undersøgelse følger op på forskning, Stubbins lavede i 2012, som afslørede, at hvis sort kulstof i havet udsættes for sollys, det kan hurtigt blive til kuldioxid, som spiller en vigtig rolle i at kontrollere Jordens klima ved at fange varme. Det er en af ​​grundene til, at det er vigtigt at vide, hvad der sker med sort kulstof fra begyndelsen, som rester af kul på land, indtil det når det til havet, Siger Stubbins.

"Det er meget kulstof, "siger Stubbins, som også er lektor i kemi og kemisk biologi, og civil- og miljøteknik i det nordøstlige. "Vi vil forstå, hvordan det cykler for at forstå, om det nogensinde ender i atmosfæren som kuldioxid."

Teamets arbejde ud for Savannahs kyster, Georgien, havde allerede antydet forskelle mellem sort kulstof i floder og havet i 2017. Nu, tanken var at teste sort kulstof opløst i floder og oceaner i global skala, Siger Stubbins. At gøre det, de skulle teste farvande langt offshore, og så dybt som muligt.

Holdet tog stikprøver fra det nordlige Stillehav og det nordatlantiske ocean, og blev ledet af Sasha Wagner, tidligere postdoktor ved Northeastern, der nu er adjunkt i jord- og miljøvidenskab ved Rensselaer Polytechnic Institute i Troy, New York. Analysen omfattede også Amazonas, Congo, og andre store floder.

Tæt på overfladen og i flere dybder, holdet undersøgte næsten rent oceanisk vand, Siger Stubbins. Hvis du dykker 3000 meter dybt (ca. 2 miles) ned i Hawaii -vandet, for eksempel, du svømmer i vand, der ikke har set havets overflade i flere hundrede år. Det samme vand har ikke været nær land endnu længere.

"Da vi gik til det sorte kulstof i alle disse oceanprøver [i forskellige dybder], vi fandt ud af, at de havde en temmelig konsekvent signatur med hinanden, "Stubbins siger." Men de var virkelig forskellige fra flodvandsprøver. "

Spotting af disse forskelle var mulig med analyse af stabile carbonisotoper, ikke-radioaktive former for det samme atom, der har forskellige antal neutroner, men de samme kemiske egenskaber.

Stabile carbonisotoper kan bruges til at spore ting, der findes i naturen, såsom sort kulstof, tilbage til deres oprindelse. På land, planter markerer kulstofpartikler med en anden isotopisk signatur end planteplankton i havet. Når kuldioxid absorberes fra luften og kommer ind på landplanter, de integrerer carbon-12, det mest rigelige kulstof på jorden, mere effektivt end carbon-13.

"Grundlæggende, C-13 er lidt større, lidt tungere, lidt langsommere, "Stubbins siger." Så, det bliver fraktioneret, og det er efterladt. "

Men planteplankton diskriminerer ikke så meget mod den ekstra neutron i carbon-13, som er en langt mindre rigelig stabil isotop. Derfor har kulstof i planteplankton og de ting, der spiser dem i havet, et lidt højere indhold af kulstof-13 isotoper end træer (og de ting, der spiser dem) på land, Siger Stubbins. Analyse af denne relative overflod, han siger, kan afgøre, om sort kulstof blev fremstillet af træer eller planteplankton.

"Ved at se på isotoper af sort kulstof, vi fandt ud af, at sort kulstof i havene ikke stammer fra den samme kilde som det sorte kulstof i floder, " han siger.

Det er et uventet mysterium fra dybhavet:Hvor kom det sorte kulstof opløst i havet fra?

"Fordi vi ved, at havet ikke brænder meget regelmæssigt, "Stubbene kvitter.

Det næste trin, han siger, kunne fokusere på at matche oceanisk sort kulstof med isotopiske signaturer af andre atmosfæriske partikler, eller tænker på andre måder, hvorpå dette kulstof kan ende i disse farvande.

"Bunden af ​​havet har store lagre af organisk kulstof, der måske tidligere er blevet behandlet anderledes, "siger han." Måske et sted derinde er der en anelse om kilden til dette materiale. "