A idade da água nos oceanos do mundo é crítica para a compreensão da circulação dos oceanos, especialmente para o transporte de gases da atmosfera para as profundezas do oceano. Pesquisadores da Universidade de Heidelberg recentemente usaram uma técnica de física atômica que desenvolveram para determinar a idade das águas profundas do oceano variando de 50 a 1, 000 anos. Este novo método de namoro, que mede átomos de argônio individuais, foi usado em um estudo piloto no Atlântico Norte. Os experimentos fazem parte de um projeto interdisciplinar com oceanógrafos do GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications .

A circulação dos oceanos do mundo é de grande importância para a vida no oceano, bem como para o sistema climático global. Para prognósticos climáticos futuros, é importante compreender não apenas como as águas profundas recebem oxigênio fresco, mas também com que rapidez e em que quantidade os oceanos absorvem do ar o gás CO2 gerado pelo homem. Para fazer isso, é preciso conhecer a idade das águas profundas. Quanto tempo leva para a água da superfície chegar a um local específico no interior do oceano? Por períodos de até cerca de 50 anos, existem vários métodos de datação. Mas para águas mais antigas - e, portanto, a maior parte do oceano - não houve um método de datação ideal até agora, enfatizam os pesquisadores de Heidelberg.

O raro isótopo radioativo 39Ar do gás nobre argônio (Ar) é usado para datação. Com meia-vida de 269 anos, é especialmente adequado para 50 a 1, Intervalo de 000 anos. Este período de tempo é crítico para a compreensão do movimento das águas superficiais para as profundezas do oceano. Mas existe apenas um único átomo do procurado isótopo 39Ar em mil bilhões (1015) de átomos de argônio na atmosfera e nas águas superficiais. Quantos desses isótopos ainda podem ser detectados em águas profundas que não têm contato com a atmosfera há algum tempo? Até agora, responder a esta pergunta exigiu um esforço substancial e um tamanho de amostra enorme. Os pesquisadores de Heidelberg agora adaptaram um método de medição fundamentalmente novo, Análise de Trap Atom Trap (ATTA), especialmente para 39Ar.

Usando este método, o grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Dr. Markus Oberthaler no Kirchhoff Institute for Physics foi capaz de reduzir o tamanho da amostra necessária para datação de um mínimo de 1, 000 litros de água para cinco. "Ao contrário dos métodos convencionais, não esperamos que o isótopo decaia espontaneamente para capturá-lo; diminuímos a velocidade dos átomos usando tecnologia laser moderna, capturá-los em armadilhas atômicas, e contar seletivamente os átomos individuais, "explica o Dr. Sven Ebser, o autor principal do estudo. Cada isótopo responde a luz laser minimamente diferente, que os físicos usam em seu proveito neste processo. Este leve efeito no comprimento de onda é suficiente para "manipular" e detectar os átomos 39Ar desejados, enquanto todos os outros átomos podem passar livremente pela armadilha de átomos sem serem observados.

"O método 39Ar estava disponível para o nosso trabalho apenas por causa do tamanho da amostra muito reduzido, "explica o oceanógrafo Dr. Toste Tanhua do GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research. Como o estudo piloto nas ilhas de Cabo Verde demonstrou, o método permite que os pesquisadores identifiquem com muito mais precisão quando uma amostra de água teve contato com a atmosfera pela última vez. Isso fornece novos insights sobre o movimento de substâncias traço no oceano. Na área estudada em profundidades entre 1, 000 e 2, 000 metros, por exemplo, houve consideravelmente menos mistura do que o assumido. Os cálculos indicam que mais CO2 está sendo absorvido da atmosfera do que se pensava anteriormente. "Tenho certeza de que um conjunto de dados 39Ar global levará a descobertas inteiramente novas sobre a circulação dos oceanos e a 'respiração' dos oceanos do mundo, "afirma o Dr. Tanhua.

"O novo método de medição beneficiará não apenas a pesquisa oceânica, mas também a pesquisa de água subterrânea e de gelo, "acrescenta o Prof. Dr. Werner Aeschbach do Instituto de Física Ambiental da Universidade de Heidelberg. De acordo com o Prof. Oberthaler, o projeto é um excelente exemplo de como a pesquisa básica em física atômica pode levar a descobertas em campos inicialmente totalmente não relacionados.