Durante años, Los investigadores que examinan los sedimentos del fondo marino encontrarán trozos de carbono negro junto con carbono orgánico esparcidos por el fondo del océano. pero no pudieron decir exactamente dónde se originó. El desafío de estudiar el carbono marino profundo es que se trata de una mezcla de material fresco procedente de la superficie y un componente envejecido, cuyo origen había sido previamente desconocido.

Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Delaware publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza muestra por primera vez que el carbono antiguo que se encuentra en el fondo marino puede estar directamente vinculado a partículas de grafito submicrónicas que emanan de los respiraderos hidrotermales.

Identificar las fuentes, las vías de transporte y el destino de este carbono del fondo marino es clave para comprender la dinámica del ciclo del carbono marino.

El océano actúa como depósito de cantidades sustanciales de carbono orgánico y dióxido de carbono, que puede conducir a la acidificación de los océanos o convertirse en carbono orgánico a través de la fotosíntesis. Por lo tanto, Es importante comprender cómo se mueve el carbono entre las diferentes fases del océano y cómo puede quedar secuestrado en las profundidades del océano durante períodos de tiempo extremadamente largos. Este trabajo muestra que el carbono orgánico y el dióxido de carbono también se pueden convertir en los conductos de ventilación en otra forma de carbono, grafito.

El estudio fue dirigido por Emily Estes, un ex investigador postdoctoral en la UD que ahora es un científico del personal del Programa Internacional de Descubrimiento del Océano en la Universidad Texas A&M, y George Luther, el profesor Maxwell P. y Mildred H. Harrington de química marina y el profesor Francis Alison en el College of Earth de la UD, Océano y Medio Ambiente (CEOE).

Para realizar su estudio, Los investigadores utilizaron muestras de nanopartículas de cinco sitios de respiraderos hidrotermales diferentes recolectados durante una expedición de investigación al campo de respiraderos East Pacific Rise en el Océano Pacífico en 2017. financiado por el programa de geología y geofísica marina de la National Science Foundation.

Estes realizó un muestreo a bordo de los fluidos y partículas de los respiraderos hidrotermales durante la expedición, que fue dirigido por Lutero.

Cuando regresaron del crucero de investigación y quisieron profundizar en lo que recopilaron, las muestras fueron analizadas con microscopios de barrido y transmisión por colegas del Centro Nacional de Infraestructura de Nanotecnología Ambiental y de la Tierra (NanoEarth) en Virginia Tech.

Una vez que vieron los resultados, Estes notó una gran cantidad de partículas de grafito submicrónicas, similar a lo que se encontraría en un lápiz de mina de todos los días, en las muestras.

Si bien se sabe que el grafito se puede formar hidrotermalmente en sedimentos, Este estudio demostró que estas partículas submicrónicas de grafito que salen de las rejillas de ventilación se producen de forma constante en una variedad de entornos de ventilación. incluyendo sitios de ventilación enfocados a alta temperatura y baja temperatura.

"Aunque nuestro estudio es una observación preliminar de estas partículas, sugiere que probablemente estén muy extendidos y podrían ser una fuente importante de este tipo de carbono en las profundidades del océano, "dijo Estes.

Grafito pasado por alto

Es posible que estudios anteriores hayan pasado por alto la importancia de las partículas de grafito debido a la forma en que se miden el carbono orgánico disuelto y el carbono orgánico particulado.

Trabajando con Andrew Wozniak, profesor adjunto de la Facultad de Ciencias y Políticas Marinas de la CEOE, y Nicole Coffey, un estudiante de maestría en CEOE que también estuvo en el crucero de investigación como estudiante en 2017, Estes y Luther pudieron demostrar que las técnicas comunes que se utilizan para medir el carbono orgánico disuelto o el carbono orgánico particulado también recogen grafito.

Debido a que el grafito solo está compuesto de carbono, sin embargo, si alguien acaba de hacer una medición genérica de carbono 14, pueden pasar por alto que hay grafito hidrotermal en su muestra.

"El grafito no es carbono con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos, "dijo Lutero." Así que aquí hay una forma inorgánica de carbono, porque es carbono puro, que también se mide como carbono orgánico, ya sea disuelto o particulado ".

Encontrar estas partículas de grafito submicrónicas ayuda a responder a un misterio que ha confundido a los investigadores con respecto al carbono orgánico disuelto en entornos oceánicos realmente profundos.

"Si mide la edad del carbono 14 en él, resulta ser un poco más viejo de lo que realmente esperarías, por lo que ha habido un misterio en torno a cuál es la fuente de este viejo carbono orgánico, ", dijo Estes." Demostramos que los respiraderos emiten este carbono grafítico ".

Otro punto importante del artículo es que debido a que estas partículas submicrónicas de grafito no son densas y se emiten desde los respiraderos hidrotermales en estructuras planas en forma de hojas, tienen el potencial de ser arrastrados a las corrientes oceánicas y distribuidos lejos de los sitios de ventilación. Será importante tenerlo en cuenta para futuras investigaciones en relación con el ciclo del carbono marino.

"Los próximos pasos serán tratar de cuantificar realmente la cantidad de carbono que sale de los conductos de ventilación y luego comparar eso con lo que medimos como carbono orgánico disuelto en el océano y averiguar qué parte del flujo es, "dijo Estes.