El carbono orgánico disuelto (DOC) en el océano es una de las mayores reservas de carbono reducido de la Tierra. Es aproximadamente 200 veces más grande que la biosfera viviente y comparable en tamaño al depósito de CO2 atmosférico. Debido a su complejidad, se ha caracterizado menos del 10 por ciento de carbono orgánico disuelto. Es importante comprender qué es esta reserva de carbono, por lo que podemos predecir cómo responderá esta reserva de carbono al aumento de las temperaturas debido al cambio climático.

Los científicos de IBM Zurich se unieron a los oceanógrafos químicos de la Universidad de Zurich, Universidad de California Irvine y Universidad de California Santa Cruz para obtener imágenes de las moléculas presentes en el carbono orgánico disuelto oceánico. Este método permite a los científicos marinos observar la estructura de moléculas individuales en las cuencas oceánicas profundas para comprender mejor el ciclo del carbono oceánico. Nuestra investigación aparece hoy en la revista revisada por pares Cartas de investigación geofísica .

Materia misteriosa

Si bien el carbono orgánico disuelto se origina principalmente en la superficie del océano a partir del fitoplancton moderno, paradójicamente, la edad media (determinada por la datación por radiocarbono) es de aproximadamente 2, ¡400 años mayor de lo que esperaríamos! Esto indica que una parte del carbono sobrevive a múltiples ciclos de mezcla del océano profundo. Existen varios paradigmas debatidos para explicar este enigma. Una teoría importante sugiere que la larga persistencia del carbono del océano profundo se explica por su estructura química. Sin embargo, la estructura del carbono orgánico disuelto nunca ha sido fotografiada, hasta ahora.

Rompiendo barreras con colaboraciones sinérgicas entre disciplinas
Las herramientas emergentes en química analítica, junto con la oceanografía química, están rompiendo las barreras para obtener una apreciación más completa del carbono orgánico disuelto en la superficie y en profundidad. La complejidad de los compuestos en el carbono orgánico disuelto es enorme. Esta reserva de carbono oceánico contiene muchos miles de moléculas diferentes. En IBM, Usamos un microscopio de fuerza atómica (AFM) para obtener imágenes de moléculas individuales con resolución atómica para identificar su estructura molecular, un método inventado por científicos de IBM en 2009.

En nuestra investigación, Resolvimos muestras de carbono oceánico disuelto recolectadas de la superficie y las profundidades (2, 500 m) aguas del Pacífico Norte para dilucidar la razón detrás de la recalcitrancia del carbono orgánico disuelto en los océanos.

Nuestros hallazgos indican diferencias significativas entre las moléculas de la superficie y las de las profundidades. En comparación, Las moléculas de aguas profundas son más planas y presentan menos grupos alifáticos que las moléculas de la superficie. Estos resultados apoyan la hipótesis de que la vejez del carbono orgánico disuelto en los océanos profundos se relaciona con su recalcitrancia estructural.

¿Por qué deberíamos preocuparnos por el carbono orgánico disuelto?

El carbono orgánico disuelto es una enorme reserva de carbono, aproximadamente igual a la cantidad de carbono en nuestra atmósfera. Para comprender el ciclo del carbono y cómo cambiará en los océanos con temperaturas más cálidas, necesitamos entender la obstinación detrás de esta antigua reserva de carbono orgánico marino disuelto.

En un mundo donde las aguas de los océanos se contaminan cada vez más día a día, y a la luz del Día Mundial del Medio Ambiente, este método permitirá a los científicos marinos investigar las estructuras químicas individuales presentes en las cuencas oceánicas, para comprender mejor el ciclo del carbono y descubrir la "salud" de nuestros océanos.