For å forstå den globale karbonsyklusen, har "svart karbon" - råtebestandige karbonmolekyler endret ved eksponering for brann eller forbrenning - lenge vært antatt å stamme fra land og jobbe seg til havet via elver og bekker. Et uventet funn publisert i dag i Nature Communications utfordrer denne langvarige antagelsen og introduserer et spennende nytt mysterium: Hvis oseanisk svart karbon er vesentlig forskjellig fra det svarte karbonet som finnes i elver, hvor kom det fra?
"Signaturen til oppløst svart karbon i havet er veldig forskjellig fra den til oppløst svart karbon i elve, og reiser en rekke grunnleggende spørsmål," sa Sasha Wagner, assisterende professor i jord- og miljøvitenskap ved Rensselaer Polytechnic Institute og hovedforfatter. av forskningen. "Finnes det andre kilder til oppløst svart karbon? Blir det degradert bort i elver, sekvestrert i sedimenter eller endret til det ugjenkjennelige før det når åpent hav? Er det vi har målt faktisk avledet fra brann?"
Ved å stille spørsmål ved opprinnelsen til oseanisk svart karbon, sammenstiller forskningen publisert i Nature Communications faktisk et puslespill som Wagner har utforsket. Radiokarbondatering viser at oppløst svart karbon i dyphavene er så mye som 20 000 år gammelt, mens beregninger anslår at elver kan erstatte hele mengden oseanisk oppløst svart karbon i løpet av rundt 500 år. Hvis så mye oppløst svart karbon har beveget seg nedover elven til havet, tilsynelatende i årtusener, hvorfor finner ikke forskerne mer av det?
I å utforske slike spørsmål utviklet Wagner en ny teknikk for å analysere svart karbon. Kilder til svart karbon har tradisjonelt blitt sporet ved å bruke et forhold mellom molekylære proxyer. Men gitt at forholdet lett endres ved eksponering for sollys, er metoden upålitelig når den brukes i vannmiljøer. Wagners nye tilnærming inkluderer karbonisotoper - varianter av karbon som inneholder forskjellig antall nøytroner - for å skjelne forskjellige kilder til oppløst svart karbon. Ved å utføre stabil karbonisotopanalyse på de individuelle proxy-molekylene, blir det mulig å spore terrestriske kilder til svart karbon når det beveger seg fra jord til havet.
I sin nylig publiserte forskning brukte Wagner teknikken til å stille et bredt spørsmål, og sammenlignet prøver tatt fra Atlanterhavet og Stillehavet med store elver inkludert Amazonas, Mississippi, Kongo og to arktiske elver.
Resultatene viser at oppløst svart karbon i havet inneholder en betydelig høyere andel karbon-13 (en isotop av karbon-12 som har ett ekstra nøytron) enn oppløst svart karbon som finnes i globale elver.
"Verdiene er veldig forskjellige, og mens vi fortsatt er i de aller første dagene med å bruke denne metoden, forteller dette resultatet oss at det svarte karbonet i havet ikke kommer fra elver," sa Wagner. "Oppløst svart karbon i elve når ikke havet, og det gir mange spennende alternativer vi bør utforske."
"Bruken av isotopforhold for å skjelne den separate opprinnelsen til svart karbon fra innsjøer og bekker fra det som finnes i havet, har forstyrret noen langvarige oppfatninger i det vitenskapelige samfunnet." sa Curt Breneman, dekan ved Rensselaer School of Science. "Sasha Wagners innovative tilnærming til dette overbevisende spørsmålet er et godt eksempel på hvordan fakultetsmedlemmer ved Rensselaer fortsetter å skyve vitenskapens grenser fremover ved å stille vanskelige spørsmål og utfordre status quo."
