Wie füttert Wüste Staub der Weltmeere

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Mitte Februar auf dem Höhepunkt der Austral Sommer geht die Sonne in der Antarktis nie. Noch haben die Arbeit jemals aufhören für Universität von Hawaii Ozeanographie Professor Chris Measures und sein Team von Spurenmetallen Ozeanographen, die rund um die Uhr messen Staub von den Decks der Scripps Institution of Oceanography Forschungsschiff Roger Revelle gearbeitet.

Die Forscher angebracht Blumensträuße von trompetenförmige Filter an den Schiffsmast, Staub aus der Luft zu fangen und für jeden Längengrad, probieren sie das Meer stürzt einen Apparat der zylindrische Flaschen bis in die Tiefen des oberen Ozeans, screening-Wasser für die Reste der gelösten Staub und Spuren von Eisen und Aluminium, die sie enthalten.

Maßnahmen beteiligt sich an einem Bein des Programms Klima Variabilität-CO2-Wiederholung Hydrographie (CLIVAR), eine Reihe von Kreuzfahrten finanziert von der National Science Foundation (NSF) und der National Oceanic and Atmospheric Administration suchen zu dokumentieren und zu verstehen, die Rolle des Ozeans im Klimawandel.

CLIVAR Forschungsfahrten haben repräsentative Abschnitte des Ozeans auf einer dekadischen Skala in den 1990er Jahren konzentriert sich hauptsächlich auf besseres Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs befragt. In Zusammenarbeit mit William Landung an der Florida State University Maßnahmen ausgeführt wird eine außerordentliche Programm für Spurenmetalle CLIVAR. Seit NSF geförderten 2003, führten Maßnahmen und Landung Staub-Mess-Teams auf sechs CLIVAR Kreuzfahrten im Atlantik, Pazifik, Süd- und indischen Ozean.

Die alle stellt sich die Frage, was genau Staub haben mit CO2 zu tun?

Im Gegensatz zu Landpflanzen können Wasserpflanzen dauerhaft Zirkulation in der Atmosphäre Kohlendioxid entziehen; einige sinken auf den Meeresgrund nach Tod und der Kohlenstoff in ihrem Körper bleibt zusammengefassten in die Tiefen des Ozeans seit Tausenden von Jahren. Staub, hat als einen Prozess, einen Platz in den Ozean Kohlenstoffkreislauf als eine Quelle von Eisen für die Pflanzen.

Als chemischen Ozeanographen Maßnahmen und bei der Landung interessieren wie Chemikalien geben, und radeln durch die Ozeane. Sie interessieren sich besonders für Eisen, ein Mikronährstoff notwendig für das Pflanzenwachstum. Nur als Pille Ergänzungen sind ein Weg, um Vitamine in menschlichen Körpern, Staub aus den kontinentalen Wüsten ist ein Weg, um Eisen in den Ozeanen, wo Phytoplankton gelösten Form des Eisens, zusammen mit Eingaben wie Kohlendioxid, Sonnenlicht und Essen für sich selbst verwenden.

Bei der Quantifizierung Staubabscheidung, suchen die Forscher Spuren von Eisen und Aluminium in der Wassersäule. Aluminium dient nicht direkt von den Pflanzen, aber es existiert im Verhältnis zu Eisen im Wüstenstaub und seine Präsenz in den Ozeanen zeigt die Ursprünge und die Pfade des Eisens, lange nachdem das Eisen von Pflanzen aufgenommen worden.

Für all die Mühe die Forscher sammeln Wasser verbrachte und Proben im Labor an Bord, nicht viel Eisen oder Aluminium ausgeführt war, aus der Antarktis gefunden werden. Auch von Trace Metal Standards, wo Konzentrationen im Nanogramm (Milliardstel Gramm) pro Liter gemessen werden, gab es nur geringsten Spuren von Eisen. Niedrige Eisenwerte haben lange vermutet, Produktivität im Südpolarmeer zu begrenzen; als Region hat es einen ungewöhnlichen Überschuss an allgemeinen Nährstoffe, die in den meisten Ozeanen, vollständig von den Pflanzen verbraucht werden.

Es ist nicht die Menge an Eisen, die zu Maßnahmen Team ausmacht, so was das vorhandene Eisen kann über Prozess beleuchten. Während im Landesinneren Antarktis Regen spärlich genug, um als größte Wüste der Welt qualifizieren erhält, ist ein Großteil des Kontinents Schmutz unter Eis gesperrt und zu Staub verhindert.

Welche Eisen in diesen Gewässern besteht kommt aus zwei weiteren Quellen. In flachen Abschnitten kann Eisen sich von Unterwasser Hochebenen und Kontinentalsockel aufgewühlt. Im gesamten Ozean kann Eisen aus dem Abbau von Toten Materialien recycelt werden. Zu wissen, die Quellen von Eisen und wieviel jeder trägt, hilft bei der Erstellung präzise Klima Vorhersagemodelle.

Da den Mangel an Eisen im Südpolarmeer, haben einige sogar vorgeschlagen, Hinzufügen einer vierten, künstliche Quelle von Eisen. Bereits in diesem Herbst angestrahlten eine Konferenz in Woods Hole Oceanographic Institution "Eisen-seeding" als potenzielle Träger für Kohlenstoff-Sequestrierung.

Die Theorie ist einfach: dump Eisen in den Ozean, wo Anlagenproduktivität ist Eisen begrenzt, und sie fördert Pflanzenwachstum. Mehr Pflanzen würde mehr Kohlendioxid aufnehmen und über den Tod, mehr Kohlendioxid sinkt außerhalb der Reichweite der atmosphärischen Zirkulation. Während höher Produktivität der Ozean mit großen Tropfen CO2 während der letzten Eiszeiten zusammenfällt, sind Eisen-seeding Experimente so weit mehr Vorbehalte als grüne Lichter nachgiebig. Hinzufügen von Eisen Pflanzenproduktion angeregt hat, aber es hat auch andere Teile der biologischen Pumpe verändert. In Eisen gesättigt Bedingungen zum Beispiel das dominierende Phytoplankton verwenden weniger Kieselsäure; als leichter, sinken sie weniger direkt, werfen Sie die Effizienz der CO2-Pumpe.

Einige Mitglieder der CLIVAR Spur Metalle Team auf Eisen-säen Experimenten gearbeitet haben, aber ihre Arbeit auf CLIVAR Kreuzfahrten konzentriert sich auf die bestehende Welt. Aus der CLIVAR-Serie, und von einem bevorstehenden Kreuzfahrt-Serie für Chemiker namens GEOTRACES bündeln Maßnahmen, Landung und Kollegen Bemühungen um eine noch nie da gewesenen Karte erstellen, die die Verteilung der Chemikalien in den Ozeanen zeigt.

Wochenlang stapfte das Team durch ihre Zeit am Meer. Sie hob und senkte die Luftfilter in ein tägliches Ritual lief Fläschchen des Meerwassers durch Höfe Kunststoffschlauch. Sie erwärmt ihre steifen Finger über Tassen Espresso, hingerissen von einem ewigen Abenddämmerung, die blau-schwarzen Nächte schwand, als sie Norden gedämpft. Jeder so oft fanden sie winzige Spuren von Erden und Metalle, die während des unsichtbaren, in einer Reihe von vielen Tasten halten um zu verstehen, wie Menschen die Welt verändern.

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Anmerkung der Redaktion: Dieser Forschung wurde unterstützt von der National Science Foundation (NSF), der Bundesagentur für Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik angeklagt.