Esta especie de diatomeas, Fragilariopsis kerguelensis, es una alga flotante que abunda en el Océano Antártico y fue la principal especie en las muestras recolectadas para el estudio por la Universidad de Princeton y el Instituto Max Planck de Química. Estos organismos microscópicos viven cerca de la superficie del mar, luego muere y se hunde hasta el fondo del mar. Los isótopos de nitrógeno en sus capas varían con la cantidad de nitrógeno no utilizado en el agua superficial. Los investigadores lo utilizaron para rastrear las concentraciones de nitrógeno en las aguas superficiales de la Antártida durante los últimos 150 años. 000 años, cubriendo dos eras de hielo y dos períodos interglaciares cálidos. Crédito:Philipp Assmy (Instituto Polar Noruego) y Marina Montresor (Stazione Zoologica Anton Dohrn)
Los últimos millones de años de la historia de la Tierra se han caracterizado por frecuentes "ciclos glaciales-interglaciales, "grandes cambios en el clima que están relacionados con el crecimiento y la reducción de capas de hielo que se extienden por todo el continente. Estos ciclos se desencadenan por oscilaciones sutiles en la órbita y la rotación de la Tierra, pero las oscilaciones orbitales son demasiado sutiles para explicar los grandes cambios climáticos.
"La causa de las edades de hielo es uno de los grandes problemas sin resolver en las geociencias, "dijo Daniel Sigman, el Profesor Dusenbury de Ciencias Geológicas y Geofísicas. "Explicar este fenómeno climático dominante mejorará nuestra capacidad para predecir el cambio climático futuro".
En los 1970s, Los científicos descubrieron que la concentración del dióxido de carbono del gas de efecto invernadero atmosférico (CO 2 ) fue aproximadamente un 30% menor durante las edades de hielo. Eso generó teorías de que la disminución del CO atmosférico 2 niveles es un ingrediente clave en los ciclos glaciales, pero las causas del CO 2 el cambio seguía siendo desconocido. Algunos datos sugirieron que, durante las edades de hielo, CO 2 estaba atrapado en las profundidades del océano, pero se debatió la razón de esto.
Ahora, una colaboración internacional dirigida por científicos de la Universidad de Princeton y el Instituto Max Planck de Química (MPIC) ha encontrado evidencia que indica que durante las edades de hielo, Los cambios en las aguas superficiales del Océano Antártico funcionaron para almacenar más CO 2 en las profundidades del océano. Usando núcleos de sedimentos del Océano Antártico, Los investigadores generaron registros detallados de la composición química de la materia orgánica atrapada en los fósiles de diatomeas, algas flotantes que crecieron en las aguas superficiales. luego murió y se hundió hasta el fondo del mar. Sus mediciones proporcionan evidencia de reducciones sistemáticas en el afloramiento impulsado por el viento en el Océano Antártico durante las edades de hielo. La investigación aparece en el número actual de la revista. Ciencias .
Por décadas, Los investigadores han sabido que el crecimiento y hundimiento de las algas marinas bombea CO 2 profundo en el océano, un proceso que a menudo se denomina "bomba biológica". La bomba biológica es impulsada principalmente por el tropical, océanos subtropicales y templados y es ineficiente cerca de los polos, donde CO 2 se ventila de nuevo a la atmósfera por la rápida exposición de aguas profundas a la superficie. El peor infractor es el Océano Antártico:los fuertes vientos del este que rodean el continente antártico atraen CO 2 -agua profunda rica hasta la superficie, CO "con fugas" 2 a la atmósfera.
El potencial de una reducción de la surgencia impulsada por el viento para mantener más CO 2 en el océano, y así para explicar el CO atmosférico de la edad de hielo 2 reducción también ha sido reconocido durante décadas. Hasta ahora, sin embargo, los científicos han carecido de una forma de probar sin ambigüedades tal cambio.
La colaboración Princeton-MPIC ha desarrollado un enfoque de este tipo, usando diatomeas diminutas. Las diatomeas son algas flotantes que crecen abundantemente en las aguas superficiales de la Antártida, y sus conchas de sílice se acumulan en sedimentos de aguas profundas. Los isótopos de nitrógeno en las conchas de las diatomeas varían con la cantidad de nitrógeno no utilizado en el agua superficial. El equipo de Princeton-MPIC midió las proporciones de isótopos de nitrógeno de las trazas de materia orgánica atrapadas en las paredes minerales de estos fósiles. que reveló la evolución de las concentraciones de nitrógeno en las aguas superficiales de la Antártida durante los últimos 150, 000 años, cubriendo dos eras de hielo y dos períodos interglaciares cálidos.
"El análisis de los isótopos de nitrógeno atrapados en fósiles como las diatomeas revela la concentración de nitrógeno en la superficie en el pasado, "dijo Ellen Ai, primer autor del estudio y estudiante de posgrado de Princeton que trabaja con Sigman y con los grupos de Alfredo Martínez-García y Gerald Haug en MPIC. "Las aguas profundas tienen altas concentraciones de nitrógeno del que dependen las algas. Cuanto más surja en la Antártida, cuanto mayor sea la concentración de nitrógeno en el agua superficial. Por tanto, nuestros resultados también nos permitieron reconstruir los cambios de afloramiento antártico ".
Esta especie de diatomeas, Fragilariopsis kerguelensis, es una alga flotante que abunda en el Océano Antártico y fue la principal especie en las muestras recolectadas para el estudio por la Universidad de Princeton y el Instituto Max Planck de Química. Estos organismos microscópicos viven cerca de la superficie del mar, luego muere y se hunde hasta el fondo del mar. Los isótopos de nitrógeno en sus capas varían con la cantidad de nitrógeno no utilizado en el agua superficial. Los investigadores lo utilizaron para rastrear las concentraciones de nitrógeno en las aguas superficiales de la Antártida durante los últimos 150 años. 000 años, cubriendo dos eras de hielo y dos períodos interglaciares cálidos. Crédito:(c) Michael Kloster, Instituto Alfred-Wegener
Los datos se hicieron más poderosos gracias a un nuevo enfoque para fechar los sedimentos antárticos. El cambio de temperatura del agua superficial se reconstruyó en los núcleos de sedimentos y se comparó con los registros de la temperatura del aire en los núcleos de hielo de la Antártida.
"Esto nos permitió conectar muchas características en el registro de nitrógeno de las diatomeas con cambios coincidentes en el clima y los océanos de todo el mundo". ", dijo Martínez-García." En particular, ahora podemos precisar el momento de la disminución de la surgencia, cuando el clima comienza a enfriar, así como para conectar los cambios de surgencia en la Antártida con las rápidas oscilaciones climáticas durante las edades de hielo ".
Esta sincronización más precisa permitió a los investigadores enfocarse en los vientos como el impulsor clave de los cambios de surgencia.
Los nuevos hallazgos también permitieron a los investigadores desentrañar cómo los cambios en el afloramiento antártico y el CO atmosférico 2 están vinculados a los desencadenantes orbitales de los ciclos glaciales, acercando a los científicos un paso más a una teoría completa sobre el origen de las edades de hielo.
"Nuestros hallazgos muestran que el CO atmosférico impulsado por afloramientos 2 el cambio fue fundamental para los ciclos, pero no siempre de la forma que muchos de nosotros habíamos asumido, "dijo Sigman." Por ejemplo, en lugar de acelerar el descenso a las eras glaciales, El afloramiento antártico provocó CO 2 cambios que prolongaron los climas más cálidos ".
Sus hallazgos también tienen implicaciones para predecir cómo responderá el océano al calentamiento global. Los modelos informáticos han arrojado resultados ambiguos sobre la sensibilidad de los vientos polares al cambio climático. La observación de los investigadores de una importante intensificación de las surgencia impulsada por el viento en el Océano Antártico durante los períodos cálidos del pasado sugiere que las afloramientos también se fortalecerán con el calentamiento global. Es probable que un afloramiento antártico más fuerte acelere la absorción de calor del océano debido al calentamiento global en curso, al mismo tiempo que impacta las condiciones biológicas del Océano Antártico y el hielo en la Antártida.
"Los nuevos hallazgos sugieren que la atmósfera y el océano alrededor de la Antártida cambiarán mucho en el próximo siglo, "dijo Ai." Sin embargo, porque el CO 2 de la quema de combustibles fósiles es exclusivo de los tiempos actuales, Se necesita más trabajo para comprender cómo los cambios del Océano Antártico afectarán la velocidad a la que el océano absorbe este CO 2 . "
"Surgencia del Océano Austral, La oblicuidad de la tierra, y CO atmosférico glacial-interglacial 2 cambio "por Xuyuan Ellen Ai, Anja S. Studer, Daniel M. Sigman, Alfredo Martínez-García, François Fripiat, Lena M. Thöle, Elisabeth Michel, Julia Gottschalk, Laura Arnold, Simone Moretti, Mareike Schmitt, Sergey Oleynik, Samuel L. Jaccard y Gerald H. Haug aparecen en la edición del 11 de diciembre de Ciencias .
