Organik karbonun gömülmesinin ve derine daldırılmasının şematik tasviri. Kredi: R. Dasgupta/Rice University
Yükselen küresel sıcaklıklar, okyanus tabanında biriken organik karbon miktarının azalmasına yol açıyor.
Uluslararası bir araştırmacı grubu, titizlikle okyanus tabanına batan ve yerin derinliklerine çekilen organik karbonla ilgili çığır açan bir çalışma yürütmek için 50 yılı aşkın süredir okyanuslarda yürütülen bilimsel sondaj keşif gezilerinden veriler topladı.
Yakın zamanda dergide yayınlanan araştırmalarına göre Doğa, küresel ısınma, organik karbonun gömülmesinde azalmaya ve atmosfere geri salınan karbon miktarında artışa neden olabilir. Bunun nedeni, daha yüksek okyanus sıcaklıklarının bakterilerin metabolik hızlarını artırmadaki potansiyel etkisidir.
Rice Üniversitesi, Texas A&M Üniversitesi, Leeds Üniversitesi ve Bremen Üniversitesi’nden araştırmacılar; Uluslararası Okyanus Keşif Programı (IODP) ve öncülleri tarafından düzenlenen 1.500’den fazla gemi keşif gezisinin 81’inde toplanan çamurlu deniz tabanı tortuları.
Çalışmaları, bugüne kadarki organik karbon gömülmesinin en ayrıntılı muhasebesini sağlıyor. geçmiş 30 milyon yıl ve bu, bilim adamlarının Dünya’nın uzun vadeli karbon döngüsünün dinamikleri hakkında öğrenecek çok şeyi olduğunu gösteriyor.
JOIDES Resolution, Texas A&M Üniversitesi tarafından 1999’dan beri işletilen bilimsel bir araştırma gemisidir. çekirdek örnekleri toplamak ve incelemek için okyanus tabanını delen Uluslararası Okyanus Keşif Programı. Kredi: Uluslararası Okyanus Keşif Programı
Rice’dan çalışmanın ortak yazarı Mark Torres, “Organik karbonun gömülmesinin çok aktif olduğunu bulduk” dedi. “Çok değişiyor ve Dünya’nın iklim sistemine bilim insanlarının önceden düşündüğünden çok daha fazla tepki veriyor.”
Gazetenin ilgili yazarı, Texas A&M oşinograf Yige Zhang, “Yeni kayıtlarımızın doğru, o zaman organik karbon döngüsü hakkındaki anlayışımızın çoğunu değiştirecekler. Okyanusu ısıttıkça, organik karbonun deniz tortusu sistemine gömülme yolunu bulması zorlaşacak.”
Mark Torres, Rice Üniversitesi’nde yardımcı doçenttir. Dünya, Çevre ve Gezegen Bilimleri Bölümü. Kredi: Tommy LaVergne/Rice Üniversitesi
Karbon, yaşamın ana bileşenidir ve bitkiler ve hayvanlar büyüyüp ayrışırken karbon, Dünya’nın atmosferi ile biyosfer arasında sürekli olarak gidip gelir. Karbon ayrıca milyonlarca yıl süren bir yolculukta Dünya’da dolaşabilir. Okyanusların üzerindeki nispeten ince tektonik plakaların kıtaların üzerinde oturan daha kalın plakaların altına sürüklendiği tektonik yitim bölgelerinde başlar. Aşağı doğru dalış yapan okyanus kabuğu battıkça ısınır ve karbonunun çoğu volkanlardan karbondioksit (CO2) olarak atmosfere geri döner.
Bilim adamları uzun süredir okyanus çökeltilerine gömülen karbon miktarını araştırıyorlar. Okyanus tabanından delinmiş karotlar, on milyonlarca yılda ortaya çıkan tortu katmanlarını içerir. Araştırmacılar, radyometrik tarihleme ve diğer yöntemleri kullanarak belirli tortuların ne zaman bırakıldığını belirleyebilirler. Torres, “Karbonun iki izotopu vardır; karbon-12 ve karbon-13” dedi. Rice’ın Dünya, Çevre ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde yardımcı doçent. “Fark sadece bir nötron. Yani karbon-13 biraz daha ağırdır.
“Fakat hayat tembeldir ve bir şey daha ağırsa – o küçücük parça bile olsa – hareket ettirmek daha zordur,” dedi Torres. “Öyleyse hayat daha hafif olan karbon-12 izotopunu tercih ediyor. Ve eğer bir bitki yetiştirir ve ona CO2 verirseniz, aslında tercihen daha hafif olan izotopu alacaktır. Bu, bitkideki karbon-13’ün -12’ye oranının, bitkiyi beslediğiniz CO2’dekinden daha düşük olacağı (daha az 13 içerecek) anlamına gelir.”
On yıllardır bilim adamları izotop oranlarını kullanarak Dünya tarihinin belirli noktalarında gömülmekte olan göreceli inorganik ve organik karbon miktarları. Torres, bu araştırmalara ve hesaplama modellerine dayanarak, bilim adamlarının büyük ölçüde gömülen karbon miktarının son 30 milyon yılda çok az değiştiğine inandıklarını söyledi.
Zhang, “Gerçek verileri kullanma fikrimiz vardı. ve küresel karbon gömülmesini bulmak için organik karbon gömme oranlarını hesaplamak. Bu “aşağıdan yukarıya” yönteminin, daha “yukarıdan aşağıya” olan geleneksel izotopik hesaplama yöntemiyle uyuşup uyuşmadığını görmek istedik.”
IODP keşif gezilerinden veri derleme işi, ilk yazarı incelemeye düştü, O zamanlar Zhang’ın A&M’deki laboratuvarında misafir öğrenci olan Bremen’den Ziye Li.
Zhang, çalışma bulgularının şok edici olduğunu söyledi.
“Yeni sonuçlarımız çok farklı — tam tersi İzotop hesaplamaları ne gösteriyor,” dedi.
Zhang, bunun özellikle yaklaşık 15 milyon yıl önce, Miyosen ortası olarak adlandırılan dönemde geçerli olduğunu söyledi. Geleneksel bilimsel bilgelik, Kaliforniya’daki organik açıdan zengin “Monterey Formasyonu” örneğinde olduğu gibi, bu aralıkta büyük miktarda organik karbonun gömüldüğünü savundu. Ekibin bulguları bunun yerine, son 23 milyon yıl içinde en az miktarda organik karbonun bu aralıkta gömüldüğünü gösteriyor.
Ekibin makalesini, verileri analiz etmenin potansiyel olarak etkili yeni bir yolunun başlangıcı olarak tanımladı. iklim değişikliğinin anlaşılmasına ve ele alınmasına yardımcı olabilir.
“Bu insanların merakı ama aynı zamanda gelecekte ne olacağı hakkında daha bilgilendirici hale getirmek istiyorum” dedi Zhang. “Bizi bugün ve gelecek hakkında bilgilendirmek üzere paleo verilerini gerçekten kullanmak için oldukça yaratıcı birkaç şey yapıyoruz.”
Referans: “Küresel okyanusta organik karbonun Neojen gömülmesi”, Ziye Li, Yi Ge Zhang , Mark Torres ve Benjamin J. W. Mills, 4 Ocak 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05413-6
Araştırma, American Chemical Society’s Petroleum tarafından finanse edildi Araştırma Fonu. Texas A&M, Ulusal Bilim Vakfı adına, şu anda üniversite tarafından yönetilen en büyük federal araştırma hibesinin bir parçası olarak son 36 yıldır IODP sondaj gemisi JOIDES Resolution’ın bilim operatörü olarak hizmet vermektedir.