O Carbono Orgânico Dissolvido (DOC) no oceano é um dos maiores reservatórios de carbono reduzido na Terra. É cerca de 200 vezes maior que a biosfera viva e comparável em tamanho ao reservatório de CO2 atmosférico. Devido à sua complexidade, menos de 10 por cento do carbono orgânico dissolvido foi caracterizado. É importante entender o que é esse reservatório de carbono, portanto, podemos prever como esse reservatório de carbono responderá ao aumento da temperatura devido às mudanças climáticas.

Cientistas da IBM Zurich formaram pares com oceanógrafos químicos da Universidade de Zurique, University of California Irvine e University of California Santa Cruz para imagens das moléculas presentes no carbono orgânico dissolvido oceânico. Este método permite que os cientistas marinhos observem a estrutura de moléculas individuais em bacias oceânicas profundas para obter uma melhor compreensão do ciclo do carbono nos oceanos. Nossa pesquisa aparece hoje na revista revisada por pares Cartas de pesquisa geofísica .

Assunto misterioso

Embora o carbono orgânico dissolvido se origine principalmente da superfície do oceano do fitoplâncton moderno, paradoxalmente, a idade média (conforme determinado por datação por radiocarbono) é de cerca de 2, 400 anos mais velho do que esperávamos! Isso indica que uma parte do carbono sobrevive a vários ciclos de mistura no oceano profundo. Existem vários paradigmas debatidos para explicar esse enigma. Uma das principais teorias sugere que a longa persistência do carbono do oceano profundo é explicada por sua estrutura química. Contudo, a estrutura do carbono orgânico dissolvido nunca foi fotografada, até agora.

Quebrando as barreiras com colaborações sinérgicas entre disciplinas
Ferramentas emergentes em química analítica, juntamente com oceanografia química, estão quebrando as barreiras para obter uma apreciação mais completa da superfície e do carbono orgânico profundamente dissolvido. A complexidade dos compostos no carbono orgânico dissolvido é vasta. Este reservatório de carbono oceânico contém muitos milhares de moléculas diferentes. Na IBM, usamos um microscópio de força atômica (AFM) para criar imagens de moléculas individuais com resolução atômica para identificar sua estrutura molecular - um método inventado por cientistas da IBM em 2009.

Em nossa pesquisa, resolvemos amostras de carbono oceânico dissolvido coletadas da superfície e das profundezas (2, 500 m) águas do Pacífico Norte para elucidar a razão por trás da recalcitrância do carbono orgânico dissolvido nos oceanos.

Nossos resultados indicam diferenças significativas entre as moléculas na superfície e aquelas nas profundezas. Por comparação, as moléculas de águas profundas são mais planas e apresentam menos grupos alifáticos do que as moléculas da superfície. Esses resultados apóiam a hipótese de que a idade avançada do carbono orgânico dissolvido no oceano profundo está relacionada à sua recalcitrância estrutural.

Por que devemos nos preocupar com o carbono orgânico dissolvido?

O carbono orgânico dissolvido é um grande reservatório de carbono, quase igual à quantidade de carbono em nossa atmosfera. Para entender o ciclo do carbono e como ele mudará nos oceanos com temperaturas mais altas, precisamos entender a recalcitrância por trás desse antigo reservatório de carbono orgânico marinho dissolvido.

Em um mundo onde as águas do oceano estão se tornando cada vez mais poluídas a cada dia, e à luz do Dia Mundial do Meio Ambiente, este método permitirá que cientistas marinhos investiguem estruturas químicas individuais presentes nas bacias oceânicas, para entender melhor o ciclo do carbono e descobrir a "saúde" de nossos oceanos.