Esta espécie de diatomácea, Fragilariopsis kerguelensis, é uma alga flutuante abundante no oceano Antártico e foi a principal espécie nas amostras coletadas para o estudo da Universidade de Princeton e do Instituto Max Planck de Química. Esses organismos microscópicos vivem perto da superfície do mar, em seguida, morra e afunda no fundo do mar. Os isótopos de nitrogênio em suas conchas variam com a quantidade de nitrogênio não utilizado na água de superfície. Os pesquisadores usaram isso para rastrear as concentrações de nitrogênio nas águas superficiais da Antártica nos últimos 150, 000 anos, cobrindo duas eras glaciais e dois períodos interglaciais quentes. Crédito:Philipp Assmy (Instituto Polar Norueguês) e Marina Montresor (Stazione Zoologica Anton Dohrn)
Os últimos milhões de anos da história da Terra foram caracterizados por frequentes "ciclos glacial-interglaciais, "grandes mudanças no clima que estão ligadas ao crescimento e encolhimento de grandes, mantos de gelo que abrangem continentes. Esses ciclos são acionados por oscilações sutis na órbita e rotação da Terra, mas as oscilações orbitais são sutis demais para explicar as grandes mudanças no clima.
“A causa das eras glaciais é um dos grandes problemas não resolvidos nas geociências, "disse Daniel Sigman, o Professor Dusenbury de Ciências Geológicas e Geofísicas. "Explicar este fenômeno climático dominante melhorará nossa capacidade de prever mudanças climáticas futuras."
Na década de 1970, cientistas descobriram que a concentração de dióxido de carbono do gás de efeito estufa atmosférico (CO 2 ) foi cerca de 30% menor durante a era do gelo. Isso levou a teorias de que a diminuição do CO atmosférico 2 os níveis são um ingrediente chave nos ciclos glaciais, mas as causas do CO 2 a mudança permaneceu desconhecida. Alguns dados sugeriram que, durante a era do gelo, CO 2 foi preso no fundo do oceano, mas a razão para isso foi debatida.
Agora, uma colaboração internacional liderada por cientistas da Universidade de Princeton e do Instituto Max Planck de Química (MPIC) encontraram evidências que indicam que, durante as eras glaciais, mudanças nas águas superficiais do Oceano Antártico trabalharam para armazenar mais CO 2 no fundo do oceano. Usando núcleos de sedimentos do Oceano Antártico, os pesquisadores geraram registros detalhados da composição química da matéria orgânica presa nos fósseis de diatomáceas - algas flutuantes que cresceram nas águas superficiais, então morreu e afundou no fundo do mar. Suas medições fornecem evidências de reduções sistemáticas na ressurgência impulsionada pelo vento no oceano Antártico durante as eras glaciais. A pesquisa aparece na edição atual da revista. Ciência .
Por décadas, pesquisadores sabem que o crescimento e afundamento de algas marinhas bombas de CO 2 nas profundezas do oceano, um processo geralmente conhecido como "bomba biológica". A bomba biológica é acionada principalmente pelo tropical, oceanos subtropicais e temperados e é ineficiente perto dos pólos, onde CO 2 é ventilado de volta para a atmosfera pela rápida exposição de águas profundas à superfície. O pior criminoso é o Oceano Antártico:os fortes ventos do leste que cercam o continente Antártico puxam CO 2 rica em águas profundas até a superfície, "vazando" CO 2 para a atmosfera.
O potencial para uma redução na ressurgência impulsionada pelo vento para manter mais CO 2 no Oceano, e, portanto, para explicar o CO atmosférico da era do gelo 2 rebaixamento, também é reconhecida há décadas. Até agora, Contudo, os cientistas não têm uma maneira de testar de forma inequívoca essa mudança.
A colaboração Princeton-MPIC desenvolveu tal abordagem, usando minúsculas diatomáceas. As diatomáceas são algas flutuantes que crescem abundantemente nas águas superficiais da Antártica, e suas conchas de sílica se acumulam nos sedimentos do fundo do mar. Os isótopos de nitrogênio nas conchas das diatomáceas variam com a quantidade de nitrogênio não utilizado na água de superfície. A equipe de Princeton-MPIC mediu as razões de isótopos de nitrogênio do traço de matéria orgânica presa nas paredes minerais desses fósseis, que revelou a evolução das concentrações de nitrogênio nas águas superficiais da Antártica nos últimos 150, 000 anos, cobrindo duas eras glaciais e dois períodos interglaciais quentes.
"A análise dos isótopos de nitrogênio presos em fósseis como diatomáceas revela a concentração de nitrogênio na superfície no passado, "disse Ellen Ai, primeiro autor do estudo e um estudante de graduação em Princeton trabalhando com Sigman e com os grupos de Alfredo Martínez-García e Gerald Haug no MPIC. “As águas profundas têm altas concentrações do nitrogênio do qual as algas dependem. Quanto mais ressurgência ocorre na Antártica, quanto maior a concentração de nitrogênio nas águas superficiais. Portanto, nossos resultados também nos permitiram reconstruir as mudanças na ressurgência da Antártica. "
Esta espécie de diatomácea, Fragilariopsis kerguelensis, é uma alga flutuante abundante no oceano Antártico e foi a principal espécie nas amostras coletadas para o estudo da Universidade de Princeton e do Instituto Max Planck de Química. Esses organismos microscópicos vivem perto da superfície do mar, em seguida, morra e afunda no fundo do mar. Os isótopos de nitrogênio em suas conchas variam com a quantidade de nitrogênio não utilizado na água de superfície. Os pesquisadores usaram isso para rastrear as concentrações de nitrogênio nas águas superficiais da Antártica nos últimos 150, 000 anos, cobrindo duas eras glaciais e dois períodos interglaciais quentes. Crédito:(c) Michael Kloster, Alfred-Wegener-Institute
Os dados foram tornados mais poderosos por uma nova abordagem para datar os sedimentos da Antártica. A mudança da temperatura da água da superfície foi reconstruída nos núcleos de sedimentos e comparada com os registros do núcleo de gelo da Antártica da temperatura do ar.
"Isso nos permitiu conectar muitos recursos no registro de nitrogênio das diatomáceas a mudanças climáticas e oceânicas coincidentes em todo o mundo, "disse Martínez-García." Em particular, agora somos capazes de definir o momento do declínio da ressurgência, quando o clima começa a esfriar, bem como conectar as mudanças de ressurgência na Antártica com as rápidas oscilações do clima durante as eras glaciais. "
Este tempo mais preciso permitiu aos pesquisadores identificar os ventos como o principal motor das mudanças de ressurgência.
As novas descobertas também permitiram aos pesquisadores desvendar como as mudanças na ressurgência da Antártica e no CO atmosférico 2 estão ligados aos gatilhos orbitais dos ciclos glaciais, trazendo os cientistas um passo mais perto de uma teoria completa para a origem das idades do gelo.
"Nossas descobertas mostram que o CO atmosférico impulsionado pela ressurgência 2 mudança foi fundamental para os ciclos, mas nem sempre da maneira que muitos de nós pensamos, "disse Sigman." Por exemplo, em vez de acelerar a descida para as eras glaciais, A ressurgência na Antártica causou CO 2 mudanças que prolongaram os climas mais quentes. "
Suas descobertas também têm implicações para prever como o oceano responderá ao aquecimento global. Modelos de computador produziram resultados ambíguos sobre a sensibilidade dos ventos polares às mudanças climáticas. A observação dos pesquisadores de uma grande intensificação da ressurgência provocada pelo vento no Oceano Antártico durante os períodos quentes do passado sugere que a ressurgência também se fortalecerá sob o aquecimento global. É provável que uma ressurgência mais forte na Antártica acelere a absorção do calor pelo oceano devido ao aquecimento global em curso, além de impactar as condições biológicas do Oceano Antártico e do gelo da Antártica.
"As novas descobertas sugerem que a atmosfera e o oceano ao redor da Antártica mudarão muito no próximo século, "disse Ai." No entanto, porque o CO 2 da queima de combustível fóssil é exclusivo dos tempos atuais, mais trabalho é necessário para entender como as mudanças do Oceano Antártico afetarão a taxa na qual o oceano absorve este CO 2 . "
"Ressurgência do Oceano Antártico, Obliquidade da terra, e CO atmosférico glacial-interglacial 2 mudança "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 e Gerald H. Haug aparecem na edição de 11 de dezembro da Ciência .
