Los océanos de la Tierra tienen una notable capacidad natural para extraer carbono de la atmósfera y almacenarlo en las profundidades de las aguas del océano. ejerciendo un importante control sobre el clima global.

Una gran parte del dióxido de carbono emitido cuando los humanos queman combustibles fósiles, por ejemplo, es absorbido y almacenado en el océano a través de un conjunto de procesos que forman el ciclo del carbono oceánico. Pero, la rápida velocidad a la que aumentan las emisiones de dióxido de carbono significa que el futuro del ciclo es incierto, especialmente cuando muchos de los procesos clave siguen siendo poco conocidos. En un nuevo artículo de la revista Naturaleza , Tom Weber, profesor asistente de Ciencias de la Tierra y el medio ambiente en Rochester, y sus colegas, esbozaron y cuantificaron los mecanismos críticos involucrados en el ciclo del carbono oceánico, específicamente la "bomba biológica". Sus nuevos conocimientos se pueden utilizar para orientar los modelos informáticos climáticos para predecir mejor los efectos del cambio climático en un mundo en calentamiento.

Hundiéndome más profundo en el océano

La bomba biológica describe la suma de todos los procesos biológicos que transfieren dióxido de carbono de la atmósfera a las profundidades del océano. Pequeñas plantas marinas, conocido como fitoplancton, tomar dióxido de carbono de la superficie del océano para producir biomasa. La biomasa se agrupa en partículas, que luego se hunden en las profundidades del océano. En el océano profundo las partículas se descomponen, liberando dióxido de carbono. "El efecto neto es el 'bombeo' de CO2 de la atmósfera a las profundidades del océano, "Dice Weber.

Cuanto más profundo en el océano se hunde una partícula, más tardará el carbono en regresar a la superficie y regresar a la atmósfera. Carbono liberado a profundidades de unos pocos cientos de metros, por ejemplo, circula de regreso a la atmósfera en escalas de tiempo de 10 años o menos, pero si las partículas se hunden en las profundidades del océano, más profundas que 1, 000 metros:su carbono se puede almacenar hasta 1, 000 años antes de regresar a la superficie.

Bombas de inyección de partículas

Los investigadores creían anteriormente que la transferencia de partículas de la superficie al océano profundo se producía simplemente al hundirse bajo la fuerza de la gravedad, lo que Weber y sus colegas consideran la "bomba gravitacional biológica". Sin embargo, en los últimos años, Los científicos han reconocido otros procesos que son importantes en la transferencia de carbono de las aguas superficiales a las profundidades del océano. Como se describe en el documento, Estos incluyen la mezcla física del océano por el viento, por corrientes oceánicas a gran escala, y por transporte biológico a través de animales como los peces pequeños que comen las partículas de biomasa en la superficie y las excretan en profundidad. Los investigadores se refieren a estos procesos colectivamente como "bombas de inyección de partículas" (PIP) porque pueden "inyectar" partículas a profundidades mucho más profundas, en relación con el simple asentamiento gravitacional, antes de que se produzca la descomposición y se libere el carbono.

"Es una forma mucho más eficiente de extraer carbono de la superficie a aguas profundas, "Dice Weber.

Weber y sus colegas combinaron evidencia observacional y nuevos cálculos de modelos para cuantificar por primera vez cuánto carbono es transferido por los PIP. Descubrieron que los PIP son un factor mucho más influyente de lo que se pensaba anteriormente:colectivamente, son responsables de tanto almacenamiento de carbono en el océano como la bomba gravitacional biológica.

El ciclo del carbono oceánico y el cambio climático

Debido a que el ciclo del carbono oceánico se ve afectado por los cambios ambientales en la luz, temperatura, y disponibilidad de nutrientes, los investigadores pueden utilizar sus nuevos resultados para mejorar los modelos climáticos y pronosticar mejor cómo responderá el ciclo del carbono oceánico al futuro cambio climático global, Dice Weber. "Si queremos tener algún poder predictivo con respecto a la bomba biológica, necesitamos comprender todos los mecanismos y equipar nuestros modelos climáticos globales con una representación completa ".

El ciclo del carbono oceánico se ve más afectado por el cambio climático debido al calentamiento de las aguas oceánicas. El océano profundo está lleno de frío denso, y agua rica en nutrientes, mientras que la superficie del océano es más cálida y liviana. Para mantener la productividad biológica, el viento agita las aguas del océano, mezclándolos para llevar el agua rica en nutrientes a la superficie. Cuando la temperatura del océano aumenta debido al cambio climático, sin embargo, la diferencia de densidad entre el agua en la superficie del océano y el agua en las profundidades del océano aumenta, haciendo más difícil que el océano se mezcle, Dice Weber. "Los registros satelitales muestran que la productividad general de la superficie del océano está disminuyendo porque la agitación de nutrientes se está volviendo menos eficiente".

La nueva investigación de Weber agrega otra "arruga al problema, ", dice. Vistas anteriores de la bomba biológica indicaron que una tasa de mezcla oceánica reducida ralentizaría la productividad pero" no afectaría realmente a otros procesos en la bomba biológica:una vez que se producen las partículas, la gravedad sola los haría hundirse y descomponerse ". La nueva vista, sin embargo, indica que una ralentización en la mezcla también disminuirá los PIP, que son vitales para el ciclo del carbono oceánico como "mecanismos de exportación muy eficientes que hacen que las partículas sean agradables y profundas donde el carbono se puede almacenar por más tiempo, "Dice Weber.

Si las partículas no se llevan a las profundidades del océano, esto puede, Sucesivamente, retroalimentar sobre el cambio climático. "Si se libera dióxido de carbono a profundidades menores, se escapa más rápido a la atmósfera, lo que significa más dióxido de carbono en la atmósfera donde contribuye al calentamiento global ".