Especialmente las áreas costeras y los márgenes continentales son límites muy activos para los cambios en el agua de mar con respecto a algunas proporciones elementales. Crédito:Fernando Jorge
Las proporciones de composición de elementos como el magnesio, el calcio o el estroncio en el agua de mar son un medio importante para la reconstrucción de procesos oceánicos pasados. Hasta ahora se ha asumido que estas proporciones son constantes durante largos períodos de tiempo y en grandes áreas. Sin embargo, un estudio dirigido por la Universidad de Kiel (CAU) y el Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel muestra que las proporciones de elementos importantes en los océanos actuales son mucho más variables de lo que se pensaba anteriormente. Este hallazgo también plantea interrogantes sobre la reconstrucción de la historia del océano. El estudio ha sido publicado ayer en la revista internacional procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ).
Para comprender los cambios actuales en el sistema oceánico y poder predecir los futuros, una mirada al pasado podría ayudar. Pero los datos de la medición directa de la composición del agua de mar apenas se remontan a 150 años. Para obtener información de tiempos más antiguos, los científicos utilizan archivos naturales que indirectamente nos dan una idea de los procesos en los océanos en ese momento. Determinar las proporciones de ciertos elementos en el agua de mar, por ejemplo magnesio a calcio o estroncio a calcio, es una herramienta importante en este contexto. Estas proporciones se "congelan" en los esqueletos de carbonato de organismos como foraminíferos o corales y luego permiten sacar conclusiones importantes sobre las temperaturas del agua de mar y otras condiciones ambientales en épocas pasadas.
Hasta ahora, Se ha planteado la hipótesis de que estas proporciones elementales en los océanos son relativamente constantes y que cambian muy lentamente a lo largo de millones de años. Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Kiel (CAU) y el Centro GEOMAR Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel bajo el paraguas de Future Ocean Network ha vuelto a comprobar esta hipótesis en un estudio exhaustivo. "Descubrimos que la variabilidad de las proporciones de magnesio a calcio y de estroncio a calcio en las aguas oceánicas actuales puede variar significativamente de un ecosistema a otro. Dado que anteriormente se suponía una composición en gran medida uniforme en todo el océano, surge la pregunta de si se ha pasado por alto un efecto ambiental, "dice el Dr. Mario Lebrato, quien inició el estudio mientras trabajaba en el Instituto de Geociencias de CAU.
El margen tierra-océano es una zona activa para la transferencia de elementos químicos, en particular, partículas eólicas, así como masas de agua influenciadas por la acción de las mareas y las entradas de los ríos. En este caso, la tierra-océano del Archipiélago de Bazaruto, en el Océano Índico, es un sistema complejo que incluye dunas de arena, mar abierto, los arrecifes de coral, y praderas de pastos marinos, que añaden complejidad a las proporciones medidas en las masas de agua del margen continental. Crédito:Mario Lebrato
Un dispositivo utilizado para recolectar aguas profundas, llamada roseta CTD, siendo desplegado para recolectar muestras de aguas profundas del Océano Atlántico en el Estudio de series de tiempo del Atlántico de las Bermudas (BATS). Crédito:Mario Lebrato
Para el estudio, Científicos de más de diez países han recolectado y posteriormente analizado 1100 muestras en 14 ecosistemas diferentes desde la superficie del agua hasta 6000 metros de profundidad en 79 expediciones de barcos en todo el mundo durante un período de nueve años. Los resultados son relevantes tanto para la reconstrucción de la historia del océano como para la comprensión de los procesos biogeoquímicos actuales.
"Para la reconstrucción de las temperaturas del agua de mar en épocas anteriores de la historia de la Tierra se asumieron hasta ahora proporciones elementales constantes y bien definidas en el agua de mar. En nuestro laboratorio, Hemos desarrollado protocolos analíticos especiales para determinar estos ratios con incertidumbres muy pequeñas. Nuestros nuevos datos de alta precisión ahora muestran que esta suposición no siempre es correcta, "dice el coautor, el Dr. Dieter Garbe-Schönberg, jefe de los laboratorios de geoquímica de oligoelementos del Instituto de Geociencias de la CAU.
Este gráfico muestra los datos de las proporciones de los elementos en los 250 metros superiores del océano. Los colores muestran la variedad de estas proporciones. Crédito:Mario Lebrato
"Es emocionante ver diferencias espaciales tan grandes en las proporciones elementales en el océano moderno. Estos hallazgos son difíciles de igualar con nuestras ideas actuales de transporte y mezcla de masas de agua y, por lo tanto, presentan un desafío para los modeladores de océanos para reconciliar estos patrones con lo que sabemos sobre la física de los océanos y los sumideros y fuentes de estos elementos químicos, "añade el Prof. Dr. Andreas Oschlies, jefe del Departamento de Modelado Biogeoquímico de GEOMAR y también coautor del estudio.
Los investigadores ahora deben comprender qué causa la variabilidad actual de las proporciones elementales y qué efectos tiene. "Si tenemos un conocimiento profundo de los mecanismos subyacentes, podremos utilizar mejor las proporciones elementales para diferentes disciplinas y cuestiones científicas marinas, "El Dr. Lebrato enfatiza, quien ahora trabaja en el Centro de Estudios Científicos Bazaruto en Mosambique, con miras al futuro. Esto es particularmente relevante para las regiones marinas cercanas a la costa y en latitudes altas de las regiones subpolares. Aquí, los métodos utilizados para reconstruir las temperaturas oceánicas en el pasado deben corregirse con respecto a los ecosistemas regionales.
