La edad del agua en los océanos del mundo es fundamental para comprender la circulación oceánica, especialmente para el transporte de gases de la atmósfera a las profundidades del océano. Investigadores de la Universidad de Heidelberg utilizaron recientemente una técnica de física atómica que desarrollaron para determinar la edad de las aguas profundas del océano en un rango de 50 a 1, 000 años. Este nuevo método de citas, que mide átomos de argón individuales, se utilizó en un estudio piloto en el Atlántico norte. Los experimentos son parte de un proyecto interdisciplinario con oceanógrafos del Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel. Los resultados fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

La circulación de los océanos del mundo es de gran importancia para la vida en el océano, así como para el sistema climático global. Para pronósticos climáticos futuros, Es importante comprender no solo a qué profundidad se suministra oxígeno fresco a las aguas profundas, sino también con qué rapidez y en qué cantidades los océanos absorben el gas de efecto invernadero CO2 generado por el hombre del aire. Hacer eso requiere conocer la edad de las aguas profundas. ¿Cuánto tiempo tarda el agua de la superficie en llegar a un lugar específico en el interior del océano? Por períodos de hasta 50 años aproximadamente, hay varios métodos de citas. Pero para el agua más antigua, y por lo tanto la mayor parte del océano, no ha habido un método de datación óptimo hasta ahora. subrayan los investigadores de Heidelberg.

El raro isótopo radiactivo 39Ar del gas noble argón (Ar) se utiliza para la datación. Con una vida media de 269 años, es especialmente adecuado para 50 a 1, Rango de 000 años. Este período de tiempo es fundamental para comprender el movimiento del agua superficial hacia las profundidades del océano. Pero solo hay un átomo del codiciado isótopo 39Ar en mil billones (1015) de átomos de argón en la atmósfera y el agua superficial. ¿Cuántos de estos isótopos aún se pueden detectar en aguas profundas que no han tenido contacto con la atmósfera durante algún tiempo? Hasta ahora, responder a esta pregunta requirió un esfuerzo sustancial y un tamaño de muestra enorme. Los investigadores de Heidelberg ahora han adaptado un método de medición fundamentalmente nuevo, Análisis de trazas de trampas de átomos (ATTA), especialmente para 39Ar.

Usando este método, el grupo de investigación dirigido por el Prof.Dr. Markus Oberthaler en el Instituto Kirchhoff de Física pudo reducir el tamaño de muestra necesario para fechar desde el mínimo de 1, 000 litros de agua a cinco. "A diferencia de los métodos convencionales, no esperamos a que el isótopo se descomponga espontáneamente para capturarlo; ralentizamos los átomos utilizando tecnología láser moderna, capturarlos en trampas de átomos, y contar selectivamente átomos individuales, "explica el Dr. Sven Ebser, el autor principal del estudio. Cada isótopo responde a una luz láser mínimamente diferente, que los físicos utilizan a su favor en este proceso. Este ligero efecto en la longitud de onda es suficiente para "manipular" y detectar los átomos de 39Ar deseados, mientras que todos los demás átomos pueden pasar libremente a través de la trampa de átomos sin ser observados.

"El método 39Ar estaba disponible para nuestro trabajo solo debido al tamaño de muestra muy reducido, "explica el oceanógrafo Dr. Toste Tanhua del Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica. Como demostró el estudio piloto frente a las islas de Cabo Verde, El método permite a los investigadores identificar con mucha más precisión cuándo una muestra de agua tuvo contacto con la atmósfera por última vez. Esto proporciona nuevos conocimientos sobre el movimiento de sustancias traza en el océano. En el área estudiada a profundidades entre 1, 000 y 2, 000 metros, por ejemplo, hubo considerablemente menos mezcla de lo que se suponía. Los cálculos indican que se está absorbiendo más CO2 de la atmósfera de lo que se pensaba anteriormente. "Estoy seguro de que un conjunto de datos 39Ar global conducirá a descubrimientos completamente nuevos sobre la circulación oceánica y la 'respiración' de los océanos del mundo, "afirma el Dr. Tanhua.

"El nuevo método de medición beneficiará no solo a la investigación oceánica, sino también a la investigación de las aguas subterráneas y el hielo, "añade el Prof. Dr. Werner Aeschbach del Instituto de Física Ambiental de la Universidad de Heidelberg. Según el Prof. Oberthaler, el proyecto es un excelente ejemplo de cómo la investigación básica en física atómica puede conducir a descubrimientos en campos que inicialmente no estaban relacionados.