I ricercatori della Stanford University affermano di aver trovato un'autostrada acquatica che consente ai nutrienti dal ventre della Terra di raggiungere le acque superficiali al largo della costa dell'Antartide e stimolare la crescita esplosiva di microscopiche alghe oceaniche.

Il loro studio, pubblicato il 5 giugno sulla rivista Comunicazioni sulla natura , suggerisce che le bocche idrotermali - aperture nel fondale marino che sgorgano flussi caldi di fluido ricco di minerali - possono influenzare la vita vicino alla superficie dell'oceano e il ciclo globale del carbonio più di quanto si pensasse in precedenza.

Mathieu Ardyna, uno studioso post-dottorato e autore principale dello studio, ha affermato che la ricerca fornisce la prima prova osservata del ferro proveniente dalle profondità dell'Oceano Antartico che trasforma le acque superficiali normalmente anemiche in punti caldi per il fitoplancton, le minuscole alghe che sostengono la rete trofica marina, estrarre dall'aria l'anidride carbonica che intrappola il calore e produrre un'enorme quantità di ossigeno che respiriamo. "Il nostro studio mostra che il ferro dalle bocche idrotermali può sgorgare, viaggiare attraverso centinaia di miglia di mare aperto e permettere al fitoplancton di prosperare in alcuni luoghi davvero inaspettati, " Egli ha detto.

Kevin Arrigo, un professore di scienze del sistema terrestre e autore senior dell'articolo, ha definito i risultati "importanti perché mostrano quanto intimamente possano essere collegati l'oceano profondo e l'oceano di superficie".

Fioriture misteriose

Il fitoplancton ha bisogno di ferro per prosperare, e ciò limita la loro abbondanza in vaste aree dell'oceano dove le concentrazioni del nutriente sono basse. Ma quando le condizioni sono giuste, il fitoplancton può anche crescere in modo esplosivo, che fiorisce su migliaia di miglia quadrate in pochi giorni.

Questo è ciò che Ardyna ha notato di recente mentre osservava i dati registrati nel 2014 e 2015 da una flotta di robot galleggianti dotati di sensori ottici nell'Oceano Antartico. più di 1, 300 miglia al largo della costa dell'Antartide e 1, 400 miglia dal continente africano, due fioriture inaspettatamente grandi sono spuntate in un'area nota per la grave carenza di ferro e le basse concentrazioni di clorofilla, un indicatore delle popolazioni di fitoplancton.

Fioriture massicce in questa regione potrebbero essere possibili solo con un afflusso di ferro. Ardyna e Arrigo hanno rapidamente escluso le fonti più comuni dell'oceano, comprese le piattaforme continentali, lo scioglimento del ghiaccio marino e della polvere atmosferica, che erano semplicemente troppo lontani per avere molta influenza.

Ciò li ha portati a sospettare che il nutriente dovesse sgorgare dal basso, forse da una serie di bocche idrotermali che punteggiano una dorsale oceanica a 750 miglia da dove erano inspiegabilmente comparse le massicce fioriture. Per aiutare a testare la loro ipotesi, hanno reclutato un team internazionale di collaboratori specializzati in vari aspetti dell'oceanografia e della modellistica.

"È noto da tempo che le bocche idrotermali creano oasi di vita uniche e profonde, " ha detto Ardyna. Fino a poco tempo, gli scienziati generalmente credevano che quegli effetti nutritivi rimanessero abbastanza locali. Ma una quantità crescente di prove da simulazioni al computer delle dinamiche oceaniche ha suggerito che il ferro e altri elementi di sostegno della vita emessi dalle bocche idrotermali potrebbero in effetti alimentare le fioriture planctoniche su aree molto più ampie.

Però, sono mancate misurazioni dirette.

Nell'Oceano Meridionale, ciò è in parte dovuto alla posizione remota, mare molto freddo e agitato, che rendono difficile studiare da vicino o raccogliere dati accurati. "I tuoi sensori devono essere nel posto giusto al momento giusto per vedere queste fioriture, " Ardyna ha detto. "I satelliti possono sottovalutare l'intensità o perderla del tutto a causa della cattiva copertura o del forte rimescolamento della colonna d'acqua, che spinge il fitoplancton verso il basso troppo in profondità per essere visto dai satelliti".

Indizi dallo spazio, robot galleggianti

Per tracciare il flusso di particelle dalle bocche sulla dorsale medio-oceanica, gli scienziati hanno analizzato i dati dai satelliti che misurano la clorofilla e da autonome, boe cariche di sensori note come galleggianti Argo. Mentre si tuffano e vanno alla deriva lungo le correnti oceaniche, alcune di queste boe rilevano la clorofilla e altri proxy per la biomassa fitoplanctonica. "I carri ci danno dati preziosi e unici, coprendo un'ampia sezione della colonna d'acqua fino a 1, 000 metri di profondità durante un intero ciclo annuale, " ha detto Ardina.

Gli scienziati non potevano misurare direttamente il ferro nell'acqua, ma invece ha analizzato le misurazioni dell'elio raccolte dalle crociere scientifiche negli anni '90. La presenza di elio segnala acque influenzate da bocche idrotermali, che incanalano grandi quantità di elio primordiale da sotto la crosta terrestre.

La clorofilla, i dati sul fitoplancton e sull'elio suggeriscono che una potente corrente che circonda l'Antartide cattura i nutrienti che salgono dalle prese d'aria. Due turbolenti, rami in rapido movimento della corrente quindi trasportano i nutrienti verso est per un mese o due prima di servirli come un banchetto al fitoplancton denutrito. Insieme all'arrivo del sole primaverile di cui il fitoplancton ha bisogno per la fotosintesi, la consegna innesca una massiccia fioritura che può probabilmente assorbire e immagazzinare quantità significative di carbonio dall'atmosfera, disse Arrigo, che è anche il professore di Scienze della Terra di Donald e Donald M. Steel.

Col tempo, i fiori si spostano verso est verso la corrente che corre intorno all'Antartide e svaniscono mentre le creature marine li divorano. "Sospettiamo che questi hotspot vengano consumati o esportati in acque profonde, " ha detto Ardina.

Ogni fioritura dura poco più di un mese, ma è probabile che i meccanismi che li attivano siano più comuni nell'oceano globale di quanto gli scienziati sospettassero in precedenza.

"Le bocche idrotermali sono sparse su tutto il fondo dell'oceano, " Ha detto Ardyna. Conoscere i percorsi che portano i loro nutrienti fino alle acque superficiali aiuterà i ricercatori a fare calcoli più accurati sul flusso di carbonio negli oceani del mondo. "Rimane molto da fare per rivelare altri potenziali punti caldi e quantificare come questo meccanismo è alterando il ciclo del carbonio."