Nella comprensione del ciclo globale del carbonio, Si presume da tempo che il "carbonio nero" - molecole di carbonio resistenti alla decomposizione alterate dall'esposizione al fuoco o dalla combustione - abbiano origine sulla terra e si dirigano verso l'oceano attraverso fiumi e torrenti. Una scoperta inaspettata pubblicata oggi su Comunicazioni sulla natura sfida questa ipotesi di vecchia data e introduce un nuovo mistero allettante:se il nerofumo oceanico è significativamente diverso dal carbonio nero trovato nei fiumi, Da dove proviene?

"La caratteristica del carbonio nero disciolto oceanico è molto diversa da quella del carbonio nero disciolto fluviale, sollevando una serie di domande fondamentali, "ha detto Sasha Wagner, un assistente professore del Rensselaer Polytechnic Institute di scienze della terra e dell'ambiente e autore principale della ricerca. "Ci sono altre fonti di carbonio nero disciolto? Viene degradato nei fiumi, sequestrato nei sedimenti, o alterato oltre il riconoscimento prima che raggiunga l'oceano aperto? Ciò che abbiamo misurato è effettivamente derivato dal fuoco?"

Mettendo in discussione l'origine del carbonio nero oceanico, la ricerca pubblicata su Comunicazioni sulla natura in realtà compone un enigma che Wagner ha esplorato. La datazione al radiocarbonio mostra che il carbonio nero disciolto negli oceani profondi è pari a 20, 000 anni, mentre i calcoli stimano che i fiumi potrebbero sostituire l'intera quantità di carbonio nero disciolto negli oceani in circa 500 anni. Se così tanto carbonio nero disciolto si è spostato lungo il fiume verso l'oceano, apparentemente per millenni, perché i ricercatori non ne trovano di più?

Nell'esplorare tali domande, Wagner ha sviluppato una nuova tecnica per analizzare il carbonio nero. Le fonti di black carbon sono state tradizionalmente tracciate utilizzando un rapporto tra proxy molecolari. Ma, dato che il rapporto si modifica facilmente con l'esposizione alla luce solare, il metodo è inaffidabile se utilizzato in ambienti acquatici. Il nuovo approccio di Wagner incorpora isotopi di carbonio, varianti di carbonio che contengono un numero diverso di neutroni, per distinguere diverse fonti di carbonio nero disciolto. Eseguendo l'analisi degli isotopi di carbonio stabile sulle singole molecole proxy, diventa possibile tracciare le fonti terrestri di nerofumo mentre si sposta dal suolo all'oceano.

Nella sua ricerca appena pubblicata, Wagner ha usato la tecnica per porre una domanda ampia, confrontando campioni prelevati dagli oceani Atlantico e Pacifico con grandi fiumi tra cui l'Amazzonia, Mississippi, Congo, e due fiumi artici.

I risultati mostrano che il nerofumo disciolto oceanico contiene una proporzione significativamente maggiore di carbonio-13 (un isotopo del carbonio-12 che ha un neutrone in più) rispetto al carbonio nero disciolto che si trova nei fiumi globali.

"I valori sono davvero diversi, e mentre siamo ancora agli albori dell'utilizzo di questo metodo, quel risultato ci dice che il carbonio nero nell'oceano non proviene dai fiumi, "Ha detto Wagner. "Il carbonio nero disciolto nel fiume non raggiunge gli oceani, e questo solleva molte interessanti alternative che dovremmo esplorare".

"L'uso di rapporti isotopici per discernere le origini separate del carbonio nero dai laghi e dai torrenti da quello trovato nel mare ha interrotto alcune credenze di vecchia data nella comunità scientifica". disse Curt Breneman, preside della Rensselaer School of Science. "L'approccio innovativo di Sasha Wagner a questa domanda avvincente è un ottimo esempio di come i docenti di Rensselaer continuano a spingere le frontiere della scienza in avanti ponendo domande difficili e sfidando lo status quo".