Per la sua ricerca Witkowski raccolse acqua di mare con acqua fresca, alghe moderne per testare potenziali indicatori del passato. Credito:Caitlyn Witkowski
Gli scienziati della Terra sono in grado di viaggiare molto indietro nel tempo per ricostruire il passato geologico e il paleoclima per fare previsioni migliori sulle condizioni climatiche future. Utilizzando la molecola organica fitano, un prodotto di scarto della clorofilla, scienziati dell'Istituto olandese per la ricerca sul mare (NIOZ) e dell'Università di Utrecht sono riusciti a sviluppare un nuovo indicatore (proxy) dell'antica CO 2 livelli. Questo nuovo proxy organico non fornisce solo il record più continuo di CO 2 concentrazioni mai, copre anche un mezzo miliardo di anni da record. I dati confermano l'idea che la CO . aumenta 2 livelli che prima richiedevano milioni di anni stanno ora accadendo in un secolo. Questi risultati sono pubblicati in Progressi scientifici il 28 novembre.
come CO 2 aumenta oggi, è fondamentale capire quale impatto avranno questi cambiamenti. Per prevedere meglio il futuro, dobbiamo comprendere i cambiamenti a lungo termine della CO 2 sulla storia geologica. Misurazioni dirette della CO . passata 2 sono disponibili, ad esempio, bolle in carote di ghiaccio contenenti gas antichi. Però, le carote di ghiaccio hanno un arco di tempo limitato di 1 milione di anni. Per andare più indietro nel tempo, gli scienziati della terra hanno sviluppato varie misurazioni indirette di CO 2 da proxy, ad es. dalle alghe, fogliame, antichi suoli e sostanze chimiche immagazzinate in antichi sedimenti per ricostruire le condizioni ambientali del passato.
fitano, un nuovo modo di viaggiare nel tempo
Una nuova delega, utilizzando un prodotto di degradazione della clorofilla, consente ai geochimici di dedurre una registrazione continua della CO . storica 2 livelli nel tempo profondo. Gli scienziati del NIOZ hanno recentemente sviluppato il fitano come un nuovo promettente proxy organico che scopre mezzo miliardo di anni di CO 2 livelli negli oceani, dal Cambriano fino a tempi recenti.
Utilizzando il nuovo proxy, sono stati in grado di effettuare la registrazione più continua degli antichi livelli di anidride carbonica di sempre. "Abbiamo sviluppato e convalidato un nuovo modo di viaggiare nel tempo, andando più indietro nel tempo e verso più luoghi, " dice la scienziata del NIOZ Caitlyn Witkowski. "Con il fitano, ora abbiamo la CO . più lunga 2 -registrare con un unico proxy marino. Questi nuovi dati sono preziosi per i modellisti che ora possono fare previsioni più accurate sul futuro".
Witkowski e colleghi hanno selezionato più di 300 campioni di sedimenti marini da carote di acque profonde e oli provenienti da tutto il mondo, che riflette la maggior parte dei periodi geologici degli ultimi 500 milioni di anni.
Molecole fossili
Le reazioni chimiche passate possono essere "immagazzinate" in molecole fossili, e quindi possono riflettere varie antiche condizioni ambientali. I geochimici possono dedurre queste condizioni, come la temperatura dell'acqua di mare, pH, salinità e CO 2 livelli. Materia organica, come il fitano, riflette la pressione della CO 2 nell'acqua dell'oceano o nell'atmosfera (pCO 2 ).
Sebbene tutta la materia organica abbia il potenziale per riflettere la CO 2 , il fitano è speciale. Il fitano è il pigmento responsabile del nostro mondo verde. Tutto ciò che utilizza la fotosintesi per assorbire la luce solare, comprese le piante, le alghe e alcune specie di batteri hanno clorofilla, di cui il fitano è un costituente. Piante e alghe assorbono CO 2 e produrre ossigeno.
Poiché la clorofilla si trova in tutto il mondo, il fitano è anche ovunque, ed è un importante costituente della biomassa decaduta e fossilizzata. "Il fitano non cambia chimicamente nel corso del tempo, anche se ha milioni di anni, " dice Witkowsky.
Frazionamento degli isotopi di carbonio
CO 2 del passato è stimato dalla materia organica, come il fitano, attraverso il fenomeno del frazionamento degli isotopi di carbonio durante la fotosintesi. Quando si assume CO 2 , le piante e le alghe preferiscono l'isotopo di carbonio leggero (12C) rispetto all'isotopo di carbonio pesante (13C). Usano l'isotopo pesante del carbonio solo quando CO 2 i livelli nell'acqua o nell'atmosfera circostante sono bassi. La proporzione tra questi due isotopi riflette quindi il livello di anidride carbonica nell'ambiente al momento della crescita.
Questo spiega anche perché Witkowski non ha usato piante terrestri come fonte per le sue ricerche, utilizzando esclusivamente fitani da fonti marine (fossili). Il mondo vegetale è diviso nelle cosiddette piante C3 e C4, ognuno con il proprio rapporto unico tra carbonio leggero e pesante. Il fitoplancton ha tutti rapporti molto simili rispetto alle loro controparti vegetali. Witkowski:"Scegliendo solo fonti marine, potremmo limitare l'incertezza della fonte di fitano nel set di dati".
"Nei nostri dati, vediamo alti livelli di anidride carbonica, raggiungendo 1000 ppm rispetto ai 410 ppm di oggi. Nel rispetto, i livelli attuali non sono unici, ma la velocità di questi cambiamenti non è mai stata vista prima. Cambiamenti che in genere richiedono milioni di anni stanno avvenendo in un secolo. Questa CO . aggiuntiva 2 -i dati possono aiutarci a capire il futuro del nostro pianeta." Nella ricerca futura, il fitano può essere usato per andare ancora più indietro nel tempo rispetto al Fanerozoico, il primo trovato in campioni di due miliardi di anni.
