Una nuova analisi degli isotopi di stronzio nei sedimenti marini ha permesso agli scienziati di ricostruire le fluttuazioni nella chimica degli oceani legate alle mutevoli condizioni climatiche negli ultimi 35 milioni di anni.

I risultati, pubblicato il 26 marzo in Scienza , fornire nuove informazioni sul funzionamento interno del ciclo globale del carbonio e, in particolare, i processi mediante i quali il carbonio viene rimosso dall'ambiente attraverso la deposizione di carbonati.

"Lo stronzio è molto simile al calcio, quindi viene incorporato nei gusci di carbonato di calcio degli organismi marini, " ha spiegato l'autrice principale Adina Paytan, professore di ricerca presso l'Istituto di Scienze Marine dell'UC Santa Cruz.

Paytan e i suoi coautori hanno esaminato i rapporti dei diversi isotopi di stronzio, compresi gli isotopi radiogeni (prodotti dal decadimento radioattivo) e gli isotopi stabili, che forniscono informazioni complementari sui processi geochimici. Hanno scoperto che il rapporto isotopico stabile dello stronzio nell'oceano è cambiato considerevolmente negli ultimi 35 milioni di anni, e sta ancora cambiando oggi, implicando grandi cambiamenti nella concentrazione di stronzio nell'acqua di mare.

"Non è in uno stato stazionario, quindi ciò che sta arrivando nell'oceano e ciò che sta uscendo non coincidono, "Ha detto Paytan. "La composizione dello stronzio dell'acqua di mare cambia a seconda di come e dove si depositano i carbonati, e questo è influenzato dai cambiamenti del livello del mare e del clima".

Le fluttuazioni dei rapporti isotopici dello stronzio analizzate in questo studio riflettono l'effetto combinato dei cambiamenti nell'equilibrio globale dei processi geologici compreso l'erosione delle rocce sulla terra, attività idrotermale, e la formazione di sedimenti carbonatici sia in acque profonde che poco profonde, ambienti marini costieri.

La deposizione carbonatica in mare aperto proviene dal plancton marino come coccolitofori e foraminiferi, che costruiscono i loro gusci della calcite minerale di carbonato di calcio. In acque poco profonde sulle piattaforme continentali, i coralli duri sono più abbondanti, e costruiscono i loro scheletri di un diverso minerale di carbonato di calcio, aragonite, che incorpora più stronzio rispetto alla calcite.

"Quando si formano i coralli, rimuovono lo stronzio, e quando sono esposti, questo stronzio si lava e torna nell'oceano, "Ha detto Paytan. "Con i cambiamenti del livello del mare, più o meno della piattaforma continentale dove crescono i coralli è esposta, in modo che abbia un impatto sulla composizione dello stronzio dell'acqua di mare."

La deposizione di carbonati si ripercuote anche nel sistema climatico, perché l'oceano assorbe anidride carbonica dall'atmosfera, e la deposizione di carbonato su scale temporali geologiche rimuove il carbonio dal sistema. Il ciclo globale del carbonio e l'anidride carbonica atmosferica sono strettamente legati al cambiamento climatico, sia a lungo termine che durante i ricorrenti alti e bassi dei recenti cicli dell'era glaciale.

"Il nuovo tipo di informazioni che possiamo leggere dagli isotopi stabili dello stronzio ora ci permette di dare un'occhiata da vicino alla fine economica del ciclo globale del carbonio, quando il carbonio viene rimosso dall'ambiente e depositato nei letti carbonatici marini, " ha detto il coautore Mathis Hain, assistente professore di Scienze della Terra e planetarie alla UCSC.

"Questi risultati aprono una nuova finestra per farci vedere come il ciclo globale del carbonio si è adattato al livello del mare e ai cambiamenti climatici attraverso il tempo geologico, ", ha aggiunto. "Avremo bisogno di queste intuizioni per guidare la nostra risposta alla nostra attuale emergenza climatica e per mitigare i peggiori effetti dell'acidificazione degli oceani".

I ricercatori sono stati in grado di ricostruire una registrazione solida e dettagliata delle variazioni degli isotopi di stronzio nell'acqua di mare sulla base di un'analisi della barite marina estratta dai nuclei di sedimenti di acque profonde.

"Record come questo sono fondamentali per capire come opera la nostra terra nei tempi geologici, ", ha affermato la coautrice Elizabeth Griffith della Ohio State University. "Il nostro team internazionale ha lavorato insieme per creare questo record unico e spiegarne il significato attraverso la modellazione matematica, così possiamo ricostruire i cambiamenti nel passato quando le condizioni climatiche erano diverse. La speranza è di ottenere informazioni su come il nostro pianeta blu potrebbe funzionare in futuro".