Escondidas incluso en las aguas más claras del océano, hay pistas de lo que está sucediendo en los mares y el clima a escala global. Se encuentran trazas de varios elementos químicos a lo largo de los mares y pueden revelar qué está sucediendo con las reacciones biológicas y los procesos físicos que tienen lugar en ellos.

Los investigadores han estado trabajando durante años para comprender exactamente qué pueden decirnos estos oligoelementos sobre el océano. Esto incluye cómo las algas microscópicas capturan carbono de la atmósfera a través de la fotosíntesis de una manera que produce alimento para gran parte de la vida marina. y cómo este secuestro de carbono y producción biológica están cambiando en respuesta al cambio climático.

Pero ahora los científicos han propuesto que también pueden aprender cómo estos sistemas se vieron afectados por el cambio climático hace mucho tiempo al excavar profundamente en el lecho marino para encontrar el registro sedimentario de oligoelementos pasados. Y comprender el pasado podría ser clave para determinar lo que sucederá en el futuro.

Los oligoelementos pueden enseñarnos muchísimo sobre los océanos. Por ejemplo, Las concentraciones de zinc en los océanos se asemejan notablemente a las propiedades físicas de las aguas profundas que mueven enormes cantidades de calor y nutrientes por todo el planeta a través de la "cinta transportadora oceánica". Este vínculo notable entre el zinc y la circulación oceánica apenas está comenzando a entenderse a través de observaciones de alta resolución y estudios de modelado.

Algunos oligoelementos, como el hierro, son esenciales para la vida, y otros, como el bario y el neodimio, revelan información importante sobre la productividad biológica de las algas. Diferentes isótopos de estos elementos (variantes con diferentes masas atómicas) pueden arrojar luz sobre los tipos y tasas de reacciones químicas y biológicas que ocurren.

Muchos de estos elementos solo se encuentran en pequeñas cantidades. Pero en los últimos años, un ambicioso proyecto internacional llamado GEOTRACES ha estado utilizando métodos tecnológicos y analíticos de vanguardia para muestrear y analizar oligoelementos y comprender la química del océano moderno con un detalle sin precedentes. Esto nos proporciona la imagen más completa hasta la fecha de cómo los nutrientes y el carbono se mueven por los océanos y cómo afectan la producción biológica.

Fábricas de carbono

La producción biológica es una red enredada de diferentes procesos y ciclos. La producción primaria es la cantidad de carbono que las algas convierten en materia orgánica. La producción de exportación neta se refiere a la pequeña fracción de este carbono unido a la materia orgánica que no termina siendo utilizada por los microbios como alimento y se hunde en las profundidades. Una porción aún más pequeña de este carbono eventualmente se almacenará en sedimentos en el fondo del océano.

Además de carbono, estas algas capturan y almacenan una variedad de oligoelementos en su materia orgánica. Entonces, al usar toda la información química disponible para nosotros, podemos tener una visión completa de cómo crecen las algas, hundirse y quedar enterrado en los océanos. Y al observar cómo los diferentes metales e isótopos se integran en capas antiguas de roca sedimentaria, podemos reconstruir estos cambios a través del tiempo.

Esto significa que podemos utilizar estos archivos sedimentarios como registros indirectos del uso de nutrientes y la producción primaria neta. o producción de exportación, o tasas de hundimiento. Esto debería permitirnos comenzar a responder algunos de los misterios de cómo los océanos se ven afectados por el cambio climático, no solo en la historia relativamente reciente de la Tierra, sino también en tiempos profundos.

Por ejemplo, además de iluminarnos sobre los procesos activos dentro del océano moderno, Los científicos han analizado qué isótopos de zinc se encuentran en los fósiles de los fondos marinos de hace decenas de miles de años. e incluso en rocas antiguas de hace más de 500 millones de años. La esperanza es que puedan usar esta información para reconstruir una imagen de cómo los nutrientes marinos han cambiado a lo largo de la historia geológica.

Pero este trabajo viene con una nota de precaución. Necesitamos traer nuestro conocimiento sobre la biogeoquímica moderna junto con nuestra comprensión de cómo se forman las rocas y se conservan las señales geoquímicas. Esto nos permitirá estar seguros de que podemos realizar interpretaciones sólidas de los registros indirectos de los fondos marinos prehistóricos.

¿Cómo lo hacemos? En diciembre de 2018, científicos de GEOTRACES se reunieron con miembros de otro proyecto de investigación, PÁGINAS, que son expertos en reconstruir cómo la Tierra ha respondido al cambio climático pasado. Un enfoque que desarrollamos es esencialmente trabajar al revés.

Primero debemos preguntar:¿qué archivos (shells, granos de sedimento, materia orgánica) se conservan en los sedimentos marinos? Luego, ¿Cuáles de las útiles firmas de metales e isótopos del agua de mar se guardan en estos archivos? ¿Podemos comprobar, utilizando material de la superficie de sedimentos de aguas profundas, si estos archivos proporcionan información útil y precisa sobre las condiciones oceánicas?

La pregunta también se puede dar la vuelta, lo que nos permite preguntarnos si hay nuevos sistemas de isótopos que aún no se han investigado. Queremos saber si GEOTRACES descubrió patrones interesantes en la química oceánica que podrían ser el comienzo de nuevos proxies. Si es así, podríamos utilizar estos archivos oceánicos para arrojar luz sobre cómo responde la absorción de carbono en la materia orgánica marina a, y actúa como un comentario sobre, clima en el futuro.

Por ejemplo, ¿Un mundo más cálido con más dióxido de carbono aumentará el crecimiento de algas? ¿Cuál podría entonces absorber más de este exceso de CO₂ y ayudar a actuar como un freno a las emisiones de carbono provocadas por el hombre? ¿O disminuirá la productividad de las algas, atrapando menos materia orgánica y estimulando un mayor calentamiento atmosférico en el futuro? Todos los secretos podrían estar en el fondo del mar.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.