I ricercatori del Bristol Glaciology Centre osservano la vasta calotta glaciale della Groenlandia, che si estende oltre l'orizzonte, durante una campagna sul campo durata oltre tre mesi nel 2015. I ricercatori si sono accampati in una remota regione della Groenlandia, monitorare un grande fiume di acqua di disgelo e prelevare campioni per esaminare la concentrazione di silice e la firma isotopica. Credito:dottor Jon Hawkings, Università di Bristol
Una nuova ricerca condotta da glaciologi e geochimici degli isotopi dell'Università di Bristol ha scoperto che lo scioglimento delle calotte glaciali fornisce agli oceani circostanti il nutriente essenziale di silice.
La silice è necessaria a un gruppo di alghe marine (le piante microscopiche degli oceani) chiamate diatomee, che lo usano per costruire le loro pareti cellulari vetrose (note come frustole).
Questi plancton assorbono quantità significative di carbonio a livello globale:rimuovono l'anidride carbonica dall'atmosfera tramite la fotosintesi, e agiscono come un serbatoio di carbonio naturale quando muoiono e cadono sul fondo dell'oceano e costituiscono la base della catena alimentare marina.
Lo studio pubblicato oggi sulla rivista Comunicazioni sulla natura suggerisce che l'acqua di disgelo glaciale, sia nel presente che durante le ere glaciali passate, contiene silice che potrebbe essere utile per sostenere la crescita delle diatomee negli oceani intorno alle calotte glaciali, che ospitano attività di pesca e vita marina economicamente importanti.
I ricercatori mostrano che la silice nelle acque di disgelo glaciale della calotta glaciale della Groenlandia ha una caratteristica firma isotopica, diverso da quello che si trova in altri fiumi.
I ricercatori hanno precedentemente scoperto che le diatomee e le spugne (che costruiscono i loro scheletri dalla silice) sepolte gradualmente nei sedimenti oceanici dall'ultima era glaciale hanno una firma isotopica del silicio diversa dai loro parenti moderni.
Si pensava che questa firma isotopica più leggera fosse il risultato del cambiamento dell'attività delle diatomee e delle correnti oceaniche durante e tra le ere glaciali. Però, i ricercatori ora pensano che un cambiamento nella firma isotopica delle acque fluviali fornite all'oceano potrebbe spiegare questi cambiamenti.
Grandi quantità di acque di disgelo glaciale lattiginose provenienti dalla calotta glaciale della Groenlandia si dirigono verso l'oceano. Il colore lattiginoso delle acque di disgelo è causato dalle grandi quantità di farina di roccia finemente macinata trasportata dall'acqua di disgelo. Credito:dottor Jon Hawkings, Università di Bristol
Dottor Jon Hawkings, autore principale dello studio della School of Geographical Sciences dell'Università di Bristol, Il Bristol Glaciology Centre e il Cabot Institute for the Environment hanno dichiarato:"In questo studio volevamo scoprire se la silice nelle acque di disgelo glaciale di una grande calotta glaciale (Groenlandia) ha una firma isotopica distintiva.
"Se lo fa, quindi le enormi quantità di acqua di disgelo provenienti dallo scioglimento delle calotte glaciali durante la deglaciazione potrebbero spiegare alcuni dei cambiamenti nella firma isotopica del silicio oceanico che sono stati registrati in precedenza. Il rapido scioglimento della calotta glaciale durante l'ultima era glaciale ha portato a periodi di innalzamento del livello del mare di oltre 3 cm all'anno (rispetto ai circa 0,3 cm all'anno attuali).
"Ai picchi, calotte di ghiaccio che si sciolgono circa 25, Ogni anno 000 km3 di acqua entravano negli oceani a causa dello scioglimento delle calotte glaciali, ovvero più di tre volte la quantità di acqua che attualmente scorre dal fiume delle Amazzoni.
"Se la silice trasportata dalle acque di disgelo della calotta glaciale ha una firma isotopica distintiva, poi questo rimodella quanto siano importanti le calotte glaciali, e grandi eventi di deglaciazione, sono nei cicli biogeochimici globali."
I ricercatori hanno esaminato le concentrazioni di silice nelle acque di fusione e la firma isotopica del silicio di tali acque di fusione (denominata δ30Si, che usiamo come "marcatore" di silice glaciale), insieme a un modello di computer che utilizza questi dati, e risulta da un nucleo di sedimenti marini al largo della costa dell'Islanda che mostra cambiamenti distintivi nella composizione isotopica del silicio delle spugne durante i periodi di crollo della calotta glaciale. Volevano determinare:
Lo studio ha concluso che i ghiacciai e le calotte glaciali sono una componente sottovalutata del ciclo della silice, esportare grandi quantità di silice reattiva nell'oceano, che potrebbe essere utilizzato dalle diatomee. Questo potrebbe, dicono i ricercatori, hanno importanti implicazioni per la salute degli organismi silicei marini durante i periodi di significativa copertura di ghiaccio e rapida deglaciazione.
Le acque di disgelo glaciale che trasportano silice con una caratteristica firma isotopica fluiscono negli ecosistemi marini, dove le alghe microscopiche note come diatomee usano la silice per costruire le loro pareti cellulari vetrose. Credito:dottor Jon Hawkings, Università di Bristol
Lo studio ha mostrato che il deflusso della calotta glaciale ha la composizione isotopica di silicio più leggera mai misurata nell'acqua corrente:i valori per le acque di disgelo glaciale sono molto più bassi di qualsiasi misurazione del deflusso fluviale non glaciale.
Utilizzando questi dati combinati con un semplice modello computerizzato dell'oceano dall'ultimo massimo dell'era glaciale (circa 21, 000 anni fa) lo studio prevede che fino a un terzo dei cambiamenti osservati nella firma isotopica del silicio degli organismi silicei può essere spiegato dallo scioglimento delle massicce calotte glaciali che al loro apice coprivano fino al 30 percento della superficie terrestre, tra cui gran parte del Nord America e dell'Europa, compreso gran parte del Regno Unito.
La composizione isotopica aiuta anche a spiegare che l'acqua di disgelo proviene da una zona più interna della calotta glaciale man mano che il periodo di scioglimento annuale progredisce, sciacquone acqua liquida immagazzinata a centinaia di metri sotto il ghiaccio.
Dr Hawkings added:"Our findings re-frame the traditional view of the importance of ice sheets in biogeochemical cycles, specifically of the silica cycle.
"Previously the huge quantities of water and sediment delivered from the ice sheets of the last ice age wasn't fully considered as having a significant impact on marine chemistry and biology, but our study points that this is likely an oversight.
"Our interpretation of a number of other isotopic systems, and of changes to biogeochemical cycles since the last glacial maximum therefore likely needs re-evaluating."
There is still a lot of work needed to discover the importance of ice sheets in global nutrient cycles.
The research team will now work to establish if other glaciers carry significant quantities of isotopically distinctive silica to the oceans, by visiting a range of glaciers around Greenland (and further afield) to see if this relationship holds.
