Uno studio condotto dai ricercatori di Oldenburg trova una nuova spiegazione per l'accumulo di composti organici nelle aree marine prive di ossigeno. L'effetto potrebbe avere un feedback negativo sul clima su scale temporali geologiche.

Il Mar Nero è uno specchio d'acqua insolito:sotto i 150 metri di profondità la concentrazione di ossigeno disciolto scende intorno allo zero, il che significa che forme di vita superiori come piante e animali non possono esistere in queste aree. Allo stesso tempo, questo mare semichiuso immagazzina quantità relativamente grandi di carbonio organico. Un team di ricercatori guidato dal dott. Gonzalo V. Gomez-Saez e dalla dott.ssa Jutta Niggemann dell'Istituto di chimica e biologia dell'ambiente marino (ICBM) dell'Università di Oldenburg ha ora presentato una nuova ipotesi sul motivo per cui i composti organici si accumulano nel profondità del Mar Nero e altre acque anossiche (povere di ossigeno) nella rivista scientifica Progressi scientifici .

I ricercatori ipotizzano che le reazioni con l'idrogeno solforato svolgono un ruolo importante nella stabilizzazione dei composti del carbonio. "Questo meccanismo apparentemente contribuisce al fatto che c'è più del doppio di carbonio organico nelle acque del Mar Nero rispetto alle aree marine ricche di ossigeno, " dice Niggemann. "Questo fornisce un feedback negativo nel sistema climatico che potrebbe contrastare il riscaldamento globale nei periodi geologici".

Nel Mar Nero, che copre un'area grande quasi il doppio della Francia, condizioni che raramente si trovano in altre regioni marine hanno prevalso per circa 7, 000 anni:la stratificazione stabile impedisce in gran parte il mescolamento di acque superficiali e profonde. L'acqua nei 150 metri superiori è povera di sale e ricca di ossigeno, e proviene principalmente da fiumi come il Danubio. Al di sotto di questo, c'è uno strato di acqua salina a densità più elevata che scorre nel Mar Nero dal Mediterraneo attraverso il Bosforo. "Quando apri un campione d'acqua dalle zone più profonde del Mar Nero, l'odore delle uova marce quasi ti fa cadere, " dice Niggemann. In superficie, però, non vi è alcuna indicazione che il Mar Nero sia uno specchio d'acqua stagnante in cui, a causa della mancanza di ossigeno, i batteri producono acido solfidrico maleodorante.

L'acido solfidrico reagisce con la materia organica disciolta

Come mostra il nuovo studio, questa molecola altamente reattiva si lega alle sostanze di un gruppo eterogeneo di materiali carboniosi presenti in ogni litro di acqua di mare. Queste sostanze sono note come materia organica disciolta (DOM), una miscela complessa di innumerevoli molecole diverse che sono il prodotto di materia organica decomposta o processi metabolici batterici. "Siamo stati in grado di mostrare molto chiaramente che l'idrogeno solforato reagisce con la materia organica estremamente diluita direttamente nell'acqua, " Spiega Niggemann. I prodotti della reazione sono potenzialmente più durevoli dei materiali di partenza e quindi si accumulano nell'acqua.

Il team ha confrontato campioni di acqua provenienti da diverse località del Mar Nero e di altri mari e fiumi. Utilizzando vari metodi analitici, compreso lo spettrometro di massa ad altissima risoluzione del gruppo di ricerca di geochimica marina dell'Università di Oldenburg, i ricercatori sono stati in grado di caratterizzare in dettaglio la materia organica disciolta. Hanno scoperto che quasi un quinto delle molecole organiche nelle aree anossiche del Mar Nero conteneva zolfo, significativamente più che in altri mari. Inoltre, il team è stato in grado di stabilire che un'elevata percentuale di questi composti si trova solo in queste aree, portando i ricercatori a concludere che i composti dello zolfo si formano lì attraverso reazioni chimiche nell'acqua solfidica.

Feedback negativo rilevante su scale temporali geologiche

Dato che enormi quantità di carbonio sono immagazzinate nella materia organica disciolta, gli oceani del mondo contengono all'incirca tanto carbonio organico disciolto quanto CO ₂ nell'atmosfera terrestre:i risultati di questo nuovo studio sono rilevanti anche per il clima. "Il volume delle acque oceaniche completamente impoverito di ossigeno è quadruplicato tra il 1960 e il 2010. Di conseguenza, questo meccanismo di stoccaggio del carbonio a base di zolfo potrebbe influenzare la chimica degli oceani in futuro, "dice Gomez-Saez, l'autore principale dello studio. Ma questo feedback negativo è troppo debole per avere un impatto notevole sui cambiamenti climatici nelle condizioni attuali, Aggiunge. Nella storia geologica, però, ci sono stati diversi periodi durante i quali vaste aree degli oceani erano carenti di ossigeno. Durante questi periodi questo effetto potrebbe aver contribuito alla rimozione a lungo termine dell'anidride carbonica dall'atmosfera.

I campioni di acqua del Mar Nero sono stati prelevati durante una spedizione con la nave da ricerca Maria S. Merian. Oltre alla squadra dell'ICBM, ricercatori dell'Istituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI) a Bremerhaven, il MARUM-Center for Marine Environmental Sciences dell'Università di Brema, e l'Istituto Max Planck per la microbiologia marina di Brema hanno partecipato allo studio.