El Océano Austral jugó un papel fundamental en el rápido aumento del dióxido de carbono atmosférico durante la última desglaciación que tuvo lugar 20, 000 a 10, 000 años atrás, según un nuevo informe del geoquímico del Boston College Xingchen (Tony) Wang y un equipo internacional en la edición en línea de Avances de la ciencia .

En este nuevo estudio, Wang y sus coautores analizaron fósiles de coral de aguas profundas de 20, 000 a 10, 000 años atrás, cuando el dióxido de carbono atmosférico estaba en aumento.

Al examinar las firmas químicas del nitrógeno y el carbono en los fósiles de coral, Los investigadores revelaron que el secuestro de carbono oceánico disminuyó ya que el fitoplancton no pudo devorar los macronutrientes suministrados por las corrientes ascendentes en el Océano Austral y atrapar el dióxido de carbono en las profundidades del océano.

A medida que aumentan los niveles de dióxido de carbono atmosférico debido a las actividades humanas, dominadas por el consumo de combustibles fósiles, los hallazgos plantean preguntas sobre la capacidad del océano para absorber el dióxido de carbono antropogénico y las consecuencias ambientales. incluido el calentamiento global, aumento del nivel del mar, e incendios forestales más frecuentes, según Wang.

Para todo el dióxido de carbono emitido por las actividades humanas desde la revolución industrial, aproximadamente el 50 por ciento permaneció en la atmósfera, con aproximadamente una cuarta parte absorbida por el océano y aproximadamente el 25 por ciento secuestrado por el ecosistema terrestre. Para predecir mejor el destino del dióxido de carbono antropogénico en el futuro, Wang y sus colaboradores han analizado las variaciones pasadas en el dióxido de carbono atmosférico antes de cualquier actividad humana significativa. desde 20, 000 a 10, Hace 000 años, cuando la Tierra salía de la última edad de hielo.

"Una comprensión más clara de las variaciones de dióxido de carbono en el pasado proporciona información importante sobre el destino del dióxido de carbono antropogénico en el futuro, "dijo Wang, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Ambientales.

Al estudiar las burbujas de aire atrapadas en el hielo antiguo de la Antártida, Los científicos descubrieron que la concentración de dióxido de carbono atmosférico durante las edades de hielo era aproximadamente un 30 por ciento más baja que el nivel preindustrial. Este nivel más bajo de dióxido de carbono alentó el crecimiento de grandes capas de hielo en América del Norte y enfrió la Tierra de la era glacial. Sin embargo, Ha habido fuertes debates sobre por qué la concentración de dióxido de carbono fue menor durante las edades de hielo. En un estudio anterior dirigido por Wang, encontró una fuerte evidencia que sugiere que el Océano Austral fue en gran parte responsable de las concentraciones más bajas de dióxido de carbono durante las edades de hielo.

Crecimiento de fitoplancton en el océano, apoyado por macronutrientes nitrógeno y fósforo, asimila el dióxido de carbono de la atmósfera y lo transforma en carbono orgánico. Cuando estos organismos mueren, su biomasa se hunde en las profundidades del océano y se vuelve a descomponer en dióxido de carbono. Este proceso, llamada "bomba biológica", transfiere dióxido de carbono de la atmósfera y la superficie del océano a la oscuridad, océano profundo. En la mayor parte del océano moderno, el fitoplancton consume todos los nutrientes suministrados al océano iluminado por el sol y la "bomba biológica" alcanza su máxima eficacia. Sin embargo, en el Océano Austral, El crecimiento del fitoplancton está limitado por el suministro del nutriente clave hierro, así como la luz del sol. Como resultado, grandes cantidades de nitrógeno y fósforo permanecen en esta región oceánica, lo que representa una oportunidad perdida para el secuestro de dióxido de carbono atmosférico.

Al analizar la composición isotópica del nitrógeno en los fósiles de coral de aguas profundas, Wang descubrió que la bomba biológica en el Océano Austral era más eficiente durante la última edad de hielo, secuestrando más dióxido de carbono de la atmósfera y reduciendo así la concentración de dióxido de carbono atmosférico.

El nitrógeno tiene dos isótopos estables, Nitrógeno-14 y Nitrógeno-15, donde el nitrógeno-15 representa aproximadamente el 0,4 por ciento del total de átomos de nitrógeno en la naturaleza. Las pequeñas variaciones en las proporciones de nitrógeno-15 a nitrógeno-14 en muestras naturales contienen información útil sobre el ciclo del nitrógeno en el océano. Por ejemplo, cuando el fitoplancton asimila nitrógeno para construir su biomasa, prefieren el nitrógeno-14 al nitrógeno-15, dejando atrás nitrógeno enriquecido en Nitrógeno-15.

Wang ha desarrollado previamente un método altamente sensible y preciso para medir las proporciones de los isótopos de nitrógeno en el esqueleto del coral con un espectrómetro de masas. Esta capacidad le ha permitido medir la composición isotópica del nitrógeno en fósiles de coral de aguas profundas del Océano Austral.

"Los corales de aguas profundas son un archivo maravilloso para estudiar la historia del océano. Puede encontrarlos en muchos lugares en las profundidades del océano. Y sus edades se pueden conocer con mucha precisión utilizando métodos de datación radiométrica, "dijo Tao Li de la Universidad de Nanjing, primer autor del nuevo estudio, titulado "Cambios rápidos en la circulación y biogeoquímica del Océano Austral durante los eventos del ciclo deglacial del carbono".

En este nuevo estudio, Wang y sus coautores se centraron en fósiles de coral de aguas profundas bien fechados de 20, 000 a 10, 000 años atrás, cuando el dióxido de carbono atmosférico estaba aumentando desde el nivel de la edad de hielo hasta el nivel preindustrial. Las edades precisas de los fósiles de coral de aguas profundas hicieron posible comparar directamente los cambios en el Océano Austral con el registro de dióxido de carbono de los núcleos de hielo en la Antártida.

"Si observa de cerca el registro de dióxido de carbono durante la desglaciación, verás que hay unos saltos bruscos, ", dijo Wang." Cada uno de estos saltos es un aumento de 10 a 15 partes por millón de dióxido de carbono durante 100 a 200 años. Eso es bastante rápido, pero no entendimos muy bien por qué ocurrieron estos saltos ".

Los nuevos datos de los fósiles de coral de aguas profundas, incluyendo isótopos de nitrógeno y radiocarbono, sugieren que el Océano Austral también fue la causa principal de estos rápidos saltos de dióxido de carbono 20, 000-10, Hace 000 años. Cuando ocurrieron estos rápidos cambios de dióxido de carbono, la bomba biológica en el Océano Austral era menos eficiente y la ventilación del Océano Austral era más rápida, el estudio encontró.

"Sin embargo, Cabe señalar que el actual aumento antropogénico de dióxido de carbono es al menos 10 veces más rápido que estos rápidos saltos naturales de dióxido de carbono durante la última desglaciación. Estamos cambiando nuestro planeta a un ritmo sin precedentes, "dijo Wang.

Wang dijo que planea continuar su investigación sobre variaciones pasadas de dióxido de carbono atmosférico utilizando corales de aguas profundas.

"Es muy emocionante recolectar corales de aguas profundas utilizando vehículos operados a distancia, ", dijo Wang." Planeamos ir al margen de Brasil para la próxima fase de nuestra investigación ".