Co způsobilo ledové dny? Drobné fosilie oceánu poskytují klíčové důkazy

Tento druh rozsivky, Fragilariopsis kerguelensis, je plovoucí řasa, která se hojně vyskytuje v Antarktickém oceánu a byla hlavním druhem ve vzorcích shromážděných pro výzkum na Princetonské univerzitě a Max Planck Institute of Chemistry. Tyto mikroskopické organismy žijí poblíž mořské hladiny a poté umírají a klesají ke dnu moře. Izotopy dusíku v jejich obalech se mění s množstvím dusíku nepoužívaného v povrchových vodách. Vědci jej použili ke sledování koncentrací dusíku v antarktických povrchových vodách za posledních 150 000 let, které pokrývaly dvě doby ledové a dvě horká interglaciální období. Uznání: Philip Asmi (Norwegian Polar Institute) and Marina Montresor (Station Zoology Anton Dohren)

Úloha oceánu při změně atmosférického oxidu uhličitého se dříve zaměřila.

Poslední miliony let v historii Země byly charakterizovány častými „ledovcově-ledovcovými cykly“, velkými výkyvy v klimatu spojeným s růstem a smršťováním mohutných ledových příkrovů, které se rozprostírají po celém kontinentu. Tyto cykly jsou vytvářeny jemnými výkyvy na oběžné dráze a rotaci Země, ale oscilace oběžné dráhy jsou příliš jemné na to, aby vysvětlily velké změny v podnebí.

„Příčina doby ledové je jednou z hlavních nevyřešených otázek geografie,“ řekl Daniel Sigman, profesor geologie a geofyziky na Dushanberry. „Vysvětlení tohoto dominantního klimatického jevu zlepší naši schopnost předpovídat budoucí změnu klimatu.“

V 70. letech 20. století vědci zjistili, že koncentrace atmosférického skleníkového plynu oxidu uhličitého (CO)2) Během ledových dob byla asi o 30% nižší. To vedlo k teoriím, že pokles atmosféry CO2 Úrovně jsou klíčovou složkou v ledovcových cyklech, ale příčinou CO2 Změna zůstává neznámá. Některá data naznačují, že během doby ledové CO2 Byl uvězněn v hlubokém oceánu, ale důvod byl diskutován.

Fosílie Diatom Fragilariopsis kerguelensis

Tento druh rozsivky, Fragilariopsis kerguelensis, je plovoucí řasa, která se hojně vyskytuje v Antarktickém oceánu a byla hlavním druhem ve vzorcích shromážděných pro výzkum na Princetonské univerzitě a Max Planck Institute of Chemistry. Tyto mikroskopické organismy žijí poblíž mořské hladiny a poté umírají a klesají ke dnu moře. Izotopy dusíku v jejich obalech se mění s množstvím dusíku nepoužívaného v povrchových vodách. Vědci jej použili ke sledování koncentrací dusíku v antarktických povrchových vodách za posledních 150 000 let, které pokrývaly dvě doby ledové a dvě horká interglaciální období.

Nyní mezinárodní spolupráce vedená vědci z Univerzita Princeton A Max Planck Institute of Chemistry (MPIC) našel důkazy o tom, že během doby ledové změny v povrchových vodách Antarktického oceánu způsobovaly ukládání více CO2 V hlubokém moři. Pomocí jader sedimentů z Antarktického oceánu vytvořili vědci podrobnou dokumentaci chemického složení organické hmoty zachycené ve fosiliích rozsivek – plovoucích řasách, které rostly v povrchových vodách, poté zemřely a klesly na dno moře. Jejich měření poskytují důkazy o systematickém snižování objemu toku větru v Antarktickém oceánu během doby ledové. Studie byla publikována v nedávném čísle časopisu Věda.

Po celá desetiletí vědci věděli, že růst a pokles mořských řas pumpuje CO2 Hluboko v oceánu je proces často označován jako „biologická pumpa“. Biologická pumpa je poháněna hlavně tropickými, subtropickými a mírnými oceány a je neúčinná blíže k pólům, kde CO2 Zbývající do atmosféry rychlým vystavením hluboké vody povrchu. Nejhorším pachatelem je Antarktický oceán: silný východní vítr, který obklopuje antarktický kontinent, přitahuje CO2– Bohatý v hluboké vodě na povrch, „prosakující“ CO2 Do atmosféry.

Potenciál pro snížení bobtnání způsobeného větrem, aby se udrželo více CO2 V oceánu, což vysvětluje CO atmosféru v době ledové2 Ničení, známé také po celá desetiletí. Doposud však vědcům chyběl způsob, jak tuto změnu jednoznačně prozkoumat.

Danny Sigman a Alan AI řeší záhadu ledovcového cyklu

Vzhledem k tomu, že bylo zjištěno, že koncentrace atmosférického oxidu uhličitého (CO2) byly v posledních dobách ledových nižší, důvodem byla záhada. Vědci z Princetonské geografie Danny Sigman a Allen A. (vidění zde v roce 2019, vlevo s kolegy z postgraduálních studentů v Sigmanově laboratoři) nyní zjistili, že oslabení zásuvky v Antarktickém oceánu, oceánu kolem Antarktidy, během doby ledové udržovalo více CO2 hluboko v oceánu. Toto je mezi vědci pro úplné vysvětlení klimatického cyklu mezi dobami ledovými a horkými obdobími jako dnes. Rovněž naznačuje, že bobtnání se zesílí při globálním oteplování způsobeném člověkem a změní koncentraci atmosférického CO2, globálního podnebí a ekosystémů v oceánu. Uznání: Laura Federick

Spolupráce Princetonu a MPIC vyvinula takový přístup využívající malé rozsivky. Diatomy jsou plovoucí řasy, které hojně rostou v antarktické povrchové vodě a jejich křemičité skořápky se hromadí v hlubinných sedimentech. Izotopy dusíku ve skořápkách rozsivky se mění s množstvím dusíku nepoužívaného v povrchových vodách. Tým Princeton-MPIC měřil poměr izotopů dusíku konzistentní organické hmoty zachycené v minerálních stěnách těchto fosilií, což odhalilo vývoj koncentrací dusíku v povrchových vodách Antarktidy za posledních 150 000 let, které pokrývaly dvě doby ledové a dvě horká interglaciální období. .

„Analýza izotopů dusíku zachycená ve fosilních látkách, jako jsou rozsivky, odhaluje koncentraci dusíku na povrchu v minulosti,“ uvedl Alan A., první autor studie a postgraduální student z Princetonu ve spolupráci se Sigmanem a skupinami Alfreda Martins-Garcii a Geralda Hague. V MPIC. „Hluboká voda má vysoké koncentrace dusíku, na které se řasy spoléhají. Čím více toku se v Antarktidě vyskytuje, tím vyšší je koncentrace dusíku v povrchové vodě. Naše výsledky nám tedy také umožnily reprodukovat antarktické povrchové změny.“

Data se stala silnější díky novému přístupu k datování srážek v Antarktidě. Změna teploty povrchové vody byla obnovena v sedimentárních jádrech a porovnána se záznamy antarktického ledového jádra o teplotě vzduchu.

„To nám umožnilo paralelně propojit mnoho funkcí v dokumentaci křemeliny s klimatickými a oceánskými změnami po celém světě,“ uvedla Martinez-Garcia. „Zejména jsme nyní schopni určit načasování poklesu vzestupného trendu, jak se klima začíná ochlazovat, a také spojit změny imigrace v Antarktidě s rychlými výkyvy klimatu během doby ledové.“

Toto přesnější načasování umožnilo vědcům integrovat se do větrů jako klíčový faktor pro změny vzestupného trendu.

Nové poznatky také umožnily vědcům rozebrat, jak se mění antarktický trend a CO v atmosféře2 V souvislosti s orbitálními spouštěči ledovcových cyklů vědci přibližují krok k úplné teorii původu ledových dob.

“Naše zjištění ukazují, že CO v atmosféře vzhůru.”2 Změna byla ústřední v cyklech, ale ne vždy způsobem, který jsme si mnozí z nás mysleli, “řekl Sigman.„ Například namísto zrychlení úpadku do doby ledové způsobil antarktický otok CO2 Změny, které prodloužily nejteplejší klima. “

Jejich zjištění mají také důsledky pro předvídání toho, jak bude oceán reagovat na globální oteplování. Počítačové modely přinesly neurčité výsledky v citlivosti polárních větrů na změnu klimatu. Pozorování vědců o významném nárůstu podmínek vedených větrem v Antarktickém oceánu během dříve teplých období naznačuje, že otok se také zesílí jako globální oteplování. Silnější bobtnání v Antarktidě může urychlit absorpci oceánského tepla z trvalého globálního oteplování, což ovlivní biologické podmínky Antarktického oceánu a antarktického ledového příkrovu.

„Nové poznatky naznačují, že atmosféra a oceán kolem Antarktidy se v příštím století výrazně změní,“ řekl Ai. „Nicméně, protože generální ředitel2 Jelikož spalování fosilních paliv je v dnešní době jedinečné, je zapotřebí více práce, abychom pochopili, jak změny v Antarktickém oceánu ovlivní rychlost oceánu přijímajícího CO2. “

Odkaz: „Southern Ocean Plain, Earth’s Diagonals, and Glacial-Inter-Glacial Atmospheric CO2 Změna „Xuyuan E. 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. Jacquard a Gerald H. Haag, 11. prosince 2020, Věda.
DOI: 10.1126 / science.abd2115

Studii podpořila Národní vědecká nadace (udělující PLR-1401489 společnosti DMS), ExxonMobil prostřednictvím Endlingerova centra pro energii a životní prostředí na Princetonské univerzitě, Švýcarská národní vědecká nadace (udělující PBEZP2_145695 společnosti ASS a poskytující PP00P2_144811 a PP00P2_144811 a PP00P2_17mit SLK) Německá výzkumná nadace (DFG uděluje společnosti GO 2294 / 2-1 společnosti JG) a Max Planck. Další spojení s Princetonem: Angie Stoder a François Pripyat byli postdoktorandi v Sigmanově laboratoři a Sergej Oleinik je ředitelem izotopové laboratoře v Geniálním oddělení v Princetonu.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.