Tutta la vita sulla Terra, dalle balene blu ai microbi, utilizza il carbonio in una forma o nell'altra. Ma non tutto il carbonio è uguale.

Negli oceani, alcuni composti contenenti carbonio, come zuccheri e proteine, vengono rapidamente divorati dai microrganismi, mentre altri, come la chitina che si trova nelle squame dei pesci, sono molto più difficili da consumare.

Gli scienziati hanno creduto a lungo che relativamente poco di questi ultimi, chiamato "carbonio refrattario, " è degradato nell'oceano. Gran parte di esso cade sul fondo dell'oceano e contribuisce alla formazione di sedimenti in acque profonde, o così è stato il pensiero.

Le falde acquifere sotterranee di acque profonde cambiano il quadro

Ora un gruppo di ricerca guidato dagli ecologisti Sunita Shah Walter dell'Università del Delaware e Peter Girguis dell'Università di Harvard ha dimostrato che le falde acquifere sotterranee vicino alla dorsale medio-atlantica sottomarina agiscono come reattori biologici naturali, tirando in freddo, acqua di mare ossigenata, e permettendo ai microbi di consumare più, forse molto di più, carbonio refrattario di quanto credessero gli scienziati.

"Questo lavoro mostra che la vasta comunità di microbi sottomarini può essere alimentata dall'acqua di mare che circola attraverso la crosta oceanica profonda, " ha detto Michael Sieracki, un direttore di programma nella Divisione di scienze oceaniche della National Science Foundation, che ha finanziato la ricerca attraverso il suo Center for Dark Energy Biosphere Investigations. "A sua volta, questi microbi cambiano la composizione dell'acqua di mare che ritorna nell'oceano." I risultati sono pubblicati questa settimana sulla rivista Geoscienze naturali .

"Questo ha la prospettiva di rimodellare il modo in cui pensiamo al ciclo del carbonio nelle profondità oceaniche, " ha detto Girguis. "Sappiamo che il carbonio è prodotto in superficie da alghe fotosintetiche. Sappiamo che i pesci ne mangiano un po'. Sappiamo che una parte affonda. Possiamo spiegarlo, ma abbiamo avuto alcune domande enormi nel nostro 'bilancio del carbonio'".

Risposte alle domande in "carbon budget"

Al centro del sistema, Girgis ha detto, è la dorsale oceanica:montagne sottomarine che circondano il globo.

Nell'oceano profondo, la cresta si comporta come una cella di convezione:l'acqua penetra nelle fessure e nelle fessure su entrambi i lati e si riscalda man mano che si avvicina al centro.

Quando l'acqua calda sale, freddo, l'acqua ossigenata viene trascinata nelle rocce, creando un enorme acquifero sottomarino. Questa falda acquifera è una rara occasione per studiare l'oceano nel suo stato naturale, secondo Girguis.

"La nostra comprensione di dove va il carbonio nell'oceano è piuttosto rudimentale, " ha detto. "Questa ricerca ci ha dato l'opportunità di prendere una misurazione nel punto A e una misurazione nel punto B e scoprire cosa succede tra di loro".

Per ottenere queste misure, Girguis e colleghi hanno preso di mira un sito sulla dorsale medio-atlantica soprannominato "North Pond".

Il team di ricercatori di Harvard, l'Università della California del Sud, il Laboratorio di Biologia Marina, l'Università della California, Santa Cruz, e altre istituzioni hanno perforato una serie di pozzi e raccolto campioni d'acqua per identificare quali microbi chiamano casa la falda acquifera e se sono in grado di consumare carbonio.

"Volevamo raccogliere acqua incontaminata e campioni microbici, " disse Girguis. "Quando guardi la dorsale oceanica e pensi all'acqua che circola attraverso di essa, sembra che gran parte dell'oceano si muova in questo ambiente freddo. Volevamo sapere cosa sta succedendo lì con i microbi e cosa sta succedendo con il carbonio che ottengono".

Microbi mangiatori di carbonio nelle falde acquifere

Mentre Girguis e colleghi sono stati in grado di dimostrare che i microbi nelle falde acquifere potrebbero mangiare carbonio, non era chiaro quanto fossero attivi i microbi.

"Siamo stati in grado di dimostrare che l'acqua entra con una certa concentrazione di ossigeno, e mentre cade, il carbonio scende in proporzione diretta, " ha detto. "Questo ci dà un alto grado di fiducia che i microbi lo stanno mangiando".

Infatti, Girgis ha detto, è possibile che i microbi mangino carbonio a un ritmo impressionante.

"I numeri che abbiamo calcolato da questo sito suggeriscono che poco più del 50 percento del carbonio viene consumato, " ha detto. "Potremmo eventualmente scoprire che la maggior parte del carbonio viene degradata in queste falde acquifere, soprattutto perché l'intero oceano circola attraverso di loro ogni poche decine di migliaia di anni. È veloce sulle scale temporali oceaniche".

Passi successivi:i microbi hanno bisogno di minerali di roccia?

Andando avanti, Girguis e colleghi sperano di quantificare meglio la quantità di carbonio consumata mentre l'acqua di mare si sposta attraverso le falde acquifere, e se i minerali nella roccia basaltica della dorsale oceanica possono contribuire alla capacità dei microbi di nutrirsi di carbonio.

"Questo è iniziato con l'intento di dire:scopriamo cosa stanno facendo i microbi con questo freddo, falda acquifera ossigenata, e possiamo aggiungere quei dati alla nostra comprensione del ciclo del carbonio, " Ha detto Girguis. "Ma siamo rimasti sbalorditi dai risultati.

"Tutte le creature dipendono dal carbonio, e c'è un ciclo in cui il carbonio viene prodotto e consumato. Prendi l'acqua di mare e pompala attraverso un sottosuolo, falda acquifera ossigenata e all'improvviso hai l'opportunità di osservare da vicino questi processi".