Okyanus kimyasındaki değişiklikler, deniz seviyesinin küresel karbon döngüsünü nasıl etkilediğini gösteriyor

Deniz çökeltilerindeki stronsiyum izotoplarının yeni bir analizi, bilim adamlarının son 35 milyon yıldaki değişen iklim koşullarına bağlı olarak okyanus kimyasındaki dalgalanmaları yeniden inşa etmelerini sağladı.

26 Mart’ta Science dergisinde yayınlanan sonuçlar, küresel karbon döngüsünün iç işleyişine ve özellikle karbonatların biriktirilmesi yoluyla karbonun çevreden uzaklaştırıldığı süreçlere yeni bakış açıları sağlıyor.

UC Santa Cruz Deniz Bilimleri Enstitüsü’nde araştırma profesörü olan baş yazar Adina Paytan, “Stronsiyum kalsiyuma çok benziyor, bu nedenle deniz organizmalarının kalsiyum karbonat kabuklarına dahil oluyor” dedi.

Paytan ve ortak yazarları, jeokimyasal süreçler hakkında tamamlayıcı bilgiler sağlayan radyojenik izotoplar (radyoaktif bozunma ile üretilen) ve kararlı izotoplar dahil olmak üzere farklı stronsiyum izotoplarının oranlarına baktılar. Okyanustaki stronsiyumun kararlı izotop oranının son 35 milyon yılda önemli ölçüde değiştiğini ve bugün hala değişmekte olduğunu, deniz suyu stronsiyum konsantrasyonunda büyük değişiklikler olduğunu bulmuşlardır.

Paytan, “Sabit bir durumda değil, bu yüzden okyanusa gelenler ve ayrılanlar eşleşmiyor,” dedi. “Deniz suyunun stronsiyum bileşimi, karbonatların nasıl ve nerede biriktirildiğine bağlı olarak değişir ve bu, deniz seviyesi ve iklimdeki değişikliklerden etkilenir.”

Bu çalışmada analiz edilen stronsiyum izotop oranlarındaki dalgalanmalar, karadaki kayaların ayrışması, hidrotermal aktivite ve hem derin deniz hem de sığ, kıyıya yakın deniz ortamlarında karbonat tortularının oluşumu dahil olmak üzere jeolojik süreçlerin küresel dengesindeki değişimlerin birleşik etkisini yansıtmaktadır. .

Açık okyanusta karbonat birikimi, kalsiyum karbonat mineral kalsit kabuklarını oluşturan kokolitoforlar ve foraminiferler gibi deniz planktonlarından gelir. Kıta sahanlıklarındaki sığ sularda, sert mercanlar daha bol miktarda bulunur ve iskeletlerini, kalsitten daha fazla stronsiyum içeren farklı bir kalsiyum karbonat minerali olan aragonitten oluştururlar.

Paytan, “Mercanlar oluştuğunda stronsiyumu çıkarırlar ve açığa çıktıklarında bu stronsiyum yıkanır ve okyanusa geri döner,” dedi. “Deniz seviyesindeki değişikliklerle, mercanların büyüdüğü kıta sahanlığının az çok açığa çıkması deniz suyunun stronsiyum bileşimini etkiler.”

Karbonat birikimi aynı zamanda iklim sistemine geri beslenir, çünkü okyanus karbondioksiti atmosferden emer ve jeolojik zaman ölçeklerinde karbonat birikimi sistemden karbonu uzaklaştırır. Küresel karbon döngüsü ve atmosferik karbondioksit, hem uzun vadede hem de son buzul çağı döngülerinin tekrarlayan iniş çıkışları sırasında iklim değişikliğine sıkı sıkıya bağlıdır.

Ortak yazar, “Kararlı stronsiyum izotoplarından okuyabildiğimiz yeni bilgi türü, artık karbon çevreden uzaklaştırıldığında ve deniz karbonat yataklarına bırakıldığında, küresel karbon döngüsünün iş sonuna yakından bakmamızı sağlıyor,” dedi. UCSC’de Dünya ve gezegen bilimleri yardımcı doçenti Mathis Hain.

“Bu bulgular, küresel karbon döngüsünün jeolojik zaman boyunca deniz seviyesine ve iklim değişikliğine nasıl uyum sağladığını görmemize izin veren yeni bir pencere açıyor” diye ekledi. “Mevcut iklim acil durumumuza verdiğimiz tepkiye rehberlik etmek ve okyanus asitlenmesinin en kötü etkilerini hafifletmek için bu anlayışlara ihtiyacımız olacak.”

Araştırmacılar, derin deniz tortu çekirdeklerinden çıkarılan deniz baritinin bir analizine dayanarak deniz suyundaki stronsiyum izotop varyasyonlarının sağlam ve ayrıntılı bir kaydını yeniden oluşturabildiler.

Ohio Eyalet Üniversitesi’nden ortak yazar Elizabeth Griffith, “Bunun gibi kayıtlar, dünyamızın jeolojik zamanlarda nasıl işlediğini anlamak için kritik önem taşıyor” dedi. “Uluslararası ekibimiz hem bu benzersiz rekoru oluşturmak hem de matematiksel modelleme yoluyla önemini açıklamak için birlikte çalıştı, böylece iklim koşulları farklı olduğunda geçmişte meydana gelen değişiklikleri yeniden inşa edebiliriz. Umut, mavi gezegenimizin bu dünyada nasıl işleyebileceğine dair fikir edinmektir. gelecek. “

Paytan, Hain ve Griffith’e ek olarak, makalenin ortak yazarları arasında Almanya’daki GEOMAR Helmholtz Okyanus Araştırma Merkezi’nden Anton Eisenhauer ve Klaus Wallmann ve UC Riverside’dan Andrew Ridgwell yer alıyor. Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.