Sem oxigênio dissolvido para sustentar animais ou plantas, as zonas anóxicas do oceano são áreas onde apenas micróbios adequados ao meio ambiente podem viver.

"Você não pega peixes grandes, "disse o biogeoquímico Morgan Raven, da UC Santa Bárbara." Você nem mesmo consegue zooplâncton carismático. "Mas embora os oceanos anóxicos possam parecer estranhos a organismos como nós, que respiram oxigênio, eles são cheios de vida, ela disse.

Esses estranhos ecossistemas estão se expandindo, graças às mudanças climáticas - um desenvolvimento que é motivo de preocupação para a pesca e para todos que dependem de oceanos ricos em oxigênio. Mas o que desperta o interesse de Raven é a mudança química dos oceanos - o maior reservatório de carbono da Terra - e como isso poderia mover o carbono da atmosfera para reservatórios de longo prazo, como rochas.

"O que acontece com nosso ciclo de carbono quando obtemos essas grandes áreas do oceano que são livres de oxigênio?" ela disse. Esta questão foi central para a pesquisa conduzida por Raven e seus colegas Rick Keil (Universidade de Washington) e Samuel Webb (Stanford Linear Accelerator Laboratory) em um artigo publicado na revista Ciência .

'Uma roda giratória'

Em oceanos ricos em oxigênio, o carbono é movido em grande parte por processos da teia alimentar que começam com o fitoplâncton fixador de dióxido de carbono que fotossintetiza na superfície da água.

"Na maioria das vezes eles são comidos pelo zooplâncton, "Raven disse. Mas se eles não forem comidos por animais maiores, eles vão para as profundezas onde respiram dióxido de carbono e excretam carbono orgânico.

"É como uma roda giratória - CO ₂ vai para o plâncton, vai para CO ₂ , "Raven disse.

Na ausência de zooplâncton e peixes, Contudo, mais do carbono orgânico que afunda pode sobreviver e ser depositado em profundidade, ela disse. Na verdade, sedimentos sob essas zonas anóxicas geralmente têm mais depósitos de carbono orgânico do que suas contrapartes ricas em oxigênio. Mas, de acordo com os pesquisadores, carecemos de uma "compreensão mecanicista completa" de como isso ocorre.

"Tem sido um pouco misterioso, "Raven disse.

A equipe teve uma pista na forma de uma hipótese formada cerca de uma década atrás pelo geólogo da Universidade do Sul da Dinamarca, Don Canfield, e colegas.

“Eles colocaram a ideia de que talvez dentro dessas zonas, micróbios ainda estão comendo carbono orgânico, mas respirando sulfato, "Raven disse. Chamado de" ciclo criptográfico de enxofre, "a ideia era um tanto difícil de aceitar em grande parte porque os produtos dessa redução de sulfato microbiano (MSR) eram difíceis de detectar, e porque outros compostos na área, como nitratos, eram mais energeticamente favoráveis ​​para metabolizar.

Contudo, de acordo com o estudo, "há evidências moleculares e geoquímicas emergentes que sugerem que a MSR pode ocorrer em (zonas com deficiência de oxigênio), apesar da abundância de nitrato dissolvido."

Os pesquisadores testaram se este processo enigmático pode estar escondido dentro de um grande (> 1mm), partículas orgânicas de rápido afundamento por meio da coleta de partículas da zona de deficiência de oxigênio do Pacífico Norte Tropical Oriental, aproximadamente localizado na costa noroeste do México.

"É realmente apenas este polímero, coisas pegajosas, "Raven disse das agregações de fitoplâncton principalmente morto, matéria fecal, outros pequenos organismos e pedaços de areia e argila que se unem em uma matriz "fofa". A coleta dessas partículas é em si uma conquista para os pesquisadores que vasculham os vastos oceanos em busca de relativamente pequenas, partículas difusas.

"Meus colegas da Universidade de Washington tinham esse dispositivo de coleta que era realmente o que tornava possível fazer isso, "ela disse. As partículas coletadas foram enviadas para a Stanford Synchotron Radiation Lightsource para análise.

Fitoplâncton em conserva

Resultados da análise, tais como evidências da produção de enxofre orgânico dentro das amostras, demonstrar o que Raven chama de "decapagem" do fitoplâncton morto, à medida que afundam na área anóxica.

"O fitoplâncton cresce na superfície do oceano, mas devido à gravidade, eles afundam, "disse ela. À medida que caem na região anóxica, esses agregados orgânicos sofrem sulfurização, que tem o efeito de proteger o carbono em seu núcleo de enzimas ou outras substâncias que, de outra forma, os desgastariam.

"Mesmo quando chega ao sedimento, bactérias lá não podem comer essas partículas orgânicas, "observou Raven. E assim como os picles que conhecemos e amamos, o processo de preservação torna a partícula orgânica resistente às bactérias, ela disse, o que poderia explicar por que mais carbono orgânico é encontrado nos sedimentos abaixo das zonas anóxicas do oceano.

Sulfurização de partículas de carbono orgânico em zonas anóxicas do oceano, enquanto recém-confirmado nos oceanos modernos, é na verdade um processo antigo, Raven explicou.

“É o mesmo processo que também pode produzir petróleo, " ela disse, apontando que onde os leitos de óleo são encontrados, tão, também, é enxofre. Este processo pode ter sido generalizado durante o período Cretáceo (145,5 a 65,5 milhões de anos atrás), quando a Terra era consistentemente tropical e o oceano estava sujeito a eventos geológicos e de extinção em massa que resultaram no soterramento de grandes quantidades de carbono, e águas anóxicas em todo o Atlântico.

"O que não sabíamos é se isso também acontecia nesses ambientes modernos menos extremos, "Raven disse.

O que resta saber é como essas zonas crescentes de esgotamento de oxigênio irão interagir com a mudança climática.

"Potencialmente, à medida que essas zonas se expandem, pode haver um feedback negativo - mais CO ₂ na atmosfera aumenta as temperaturas, o que torna essas zonas maiores, "Raven disse." Essas zonas maiores prendem mais CO ₂ e colocá-lo nos sedimentos e nas rochas. "Este feedback pode ajudar a Terra a equilibrar seu ciclo de carbono ao longo do tempo, ela disse, "mas precisamos saber como isso se conecta a tudo o mais."