Undersøgelse afslører ældgamle iltniveauer i havet forbundet med ændring af atmosfærisk kuldioxid

Hvorfor vokser og aftager kuldioxidniveauet i atmosfæren i forbindelse med de varme og kolde perioder fra Jordens fortid? Forskere har forsøgt at besvare dette spørgsmål i mange år, og takket være kemiske spor tilbage i sedimentkerner udvundet fra dybt i havbunden, de begynder at samle brikkerne i det puslespil.

Nyere forskning tyder på, at der var forbedret lagring af respireret kulstof i det dybe hav, når niveauerne af atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer var lavere end nutidens niveauer. Men ny forskning ledet af en Texas A&M University-forsker er nået endnu længere tilbage, for første gang afslørede indsigt i atmosfæriske kuldioxidniveauer i de 50, 000 år før sidste istid.

"En af de største ubekendte om tidligere klima er årsagen til atmosfærisk kuldioxidvariabilitet over globale varme-kolde cyklusser, " sagde Franco Marcantonio, hovedforfatter af undersøgelsen og professor og Jane og Ken R. Williams '45 Chair i Institut for Geologi og Geofysik ved Texas A&M. "Her undersøgte vi 'hvordan' ved at variere kuldioxid med 'hvor' - nemlig, det østlige ækvatoriale Stillehav, som er en vigtig region i verdenshavet, hvor i dag, betydelig kuldioxid udåndes i atmosfæren, og de største vækstrater af fytoplankton findes."

Forskningen blev for nylig offentliggjort i Videnskabelige rapporter , et Nature Research-tidsskrift.

For at undersøge ældgamle kuldioxidniveauer, Marcantonio og et team af forskere analyserede en havbundssedimentkerne udvundet fra det dybe østlige ækvatoriale Stillehav. Den 10 meter lange kerne spænder over omkring 180, 000 år, og kemien i sedimentlagene giver forskerne et vindue ind i tidligere klimaer. De kemiske målinger, de foretager, tjener som en proxy for iltniveauet i dybhavet.

Måling af små spor af uran- og thoriumisotoper, holdet var i stand til at forbinde perioder med øget lagring af respireret kulstof (og lave dybhavsiltniveauer) med perioder med faldende globale atmosfæriske kuldioxidniveauer i løbet af de sidste 70, 000 år.

"Ved at sammenligne vores højopløselige sedimentregistrering af dybhavsiltning i det østlige ækvatoriale Stillehav med andre områder i Stillehavet og det sydlige Ocean, vi finder ud af, at Stillehavet, som det sydlige ocean, er et sted for dybhavs-respireret kulstoflagring i perioder med faldende globale atmosfæriske CO2-koncentrationer, " sagde han. "Vigtigt, vi sætter begrænsninger på placeringen i vandsøjlen af ​​udstrækningen af ​​den respirerede lagrede kulstofpool i kolde perioder.

"Forståelse af den tidligere dynamik i Jordens kulstofkredsløb er af fundamental betydning for at informere og vejlede samfundspolitikken i en opvarmende verden med stigende niveauer af atmosfærisk kuldioxid."

Medforfattere til undersøgelsen var Ryan Hostak, en tidligere Texas A&M kandidatstuderende, der fik sin mastergrad i geologi i 2019; Jennifer E. Hertzberg, der modtog sin ph.d. i oceanografi fra Texas A&M i 2015 og er nu postdoc i Department of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences ved Old Dominion University; og Matthew W. Schmidt, lektor i Ocean, Jord- og atmosfæriske videnskaber ved Old Dominion. Marcantonio og hans kolleger designede undersøgelsen, han og Hostak udførte isotopanalyserne, og holdet fortolkede dataene.

"Ved at udføre lignende undersøgelser i sediment, der dækker et bredere skår af det dybe Stillehav, vi vil være i stand til rumligt at kortlægge omfanget af denne tidligere dybe pulje af respireret kulstof, Marcantonio sagde, ser frem til fremtidig forskning.