L'oceano svolge un ruolo importante nel ciclo globale del carbonio. La forza trainante viene dal minuscolo plancton che produce carbonio organico attraverso la fotosintesi, come piante sulla terra.

Quando il plancton muore o viene consumato, un insieme di processi noti come pompa biologica del carbonio trasporta le particelle di carbonio che affondano dalla superficie all'oceano profondo in un processo noto come nevicata marina. La naturalista e scrittrice Rachel Carson l'ha definita la "nevicata più stupenda sulla Terra".

Parte di questo carbonio viene consumato dalla vita marina, e una parte viene scomposta chimicamente. Gran parte di esso viene portato in acque profonde, dove può rimanere per centinaia o migliaia di anni. Se gli oceani profondi non immagazzinassero così tanto carbonio, la Terra sarebbe ancora più calda di quanto non sia oggi.

In un recente studio, Ho lavorato con colleghi degli Stati Uniti, Australia e Canada per comprendere l'efficienza con cui la pompa biologica cattura il carbonio nell'ambito di questa nevicata marina. Gli sforzi passati per rispondere a questa domanda hanno spesso misurato le nevicate marine a una profondità di riferimento impostata, come 450 piedi (150 metri). In contrasto, abbiamo prestato maggiore attenzione alla profondità di qualcosa chiamata zona eufotica. Questo è lo strato oceanico vicino alla superficie, dove penetra abbastanza luce perché avvenga la fotosintesi.

Abbiamo calcolato in modo più accurato quanto in profondità si estende la zona eufotica utilizzando sensori di clorofilla, che indicano la presenza di plancton. Questo approccio ha rivelato che la zona illuminata dal sole si estende più in basso in alcune regioni dell'oceano che in altre. Tenendo conto di queste nuove informazioni, stimiamo che la pompa biologica trasporta il doppio del carbonio che trattiene il calore dalla superficie dell'oceano di quanto si pensasse in precedenza.

Perchè importa

Il fenomeno della pompa biologica avviene su tutto l'oceano. Ciò significa che anche piccoli cambiamenti nella sua efficienza potrebbero cambiare significativamente i livelli di anidride carbonica atmosferica e, di conseguenza, clima globale.

Inoltre, la penetrazione della luce varia a livello regionale e stagionale in tutti gli oceani. È fondamentale comprendere queste differenze in modo che gli scienziati oceanici possano incorporare i processi biologici in migliori modelli climatici globali.

Abbiamo anche considerato un altro fenomeno oceanico che coinvolge la più grande migrazione animale sulla Terra. Si chiama migrazione verticale diel, e succede in tutto il mondo. Ogni 24 ore, un'enorme ondata di plancton e pesci salgono dalla zona crepuscolare per nutrirsi di notte in superficie, poi ridiscendere in acque più scure durante il giorno.

Gli scienziati pensano che questo processo sposti molto carbonio dalla superficie alle acque più profonde. Il nostro studio suggerisce che la quantità di carbonio trasportata da queste migrazioni quotidiane deve essere misurata anche allo stesso confine dove la luce scompare, in modo che gli scienziati possano confrontare direttamente la nevicata marina con la migrazione attiva.

Come l'abbiamo fatto?

Per questo studio, abbiamo passato in rassegna ricerche precedenti sulla pompa biologica. Per confrontare i risultati, per prima cosa abbiamo determinato la profondità dell'estensione della regione illuminata dal sole. Abbiamo trovato questo confine alla profondità dove è diventato troppo scuro per vedere altri pigmenti di clorofilla, che segnalano la presenza di strati di fitoplancton marino. Attraverso gli studi, quella profondità variava tra 100 e 550 piedi (da 30 a 170 metri).

Prossimo, abbiamo stimato quanto carbonio organico è sprofondato in acque più profonde in questi studi, e misurò quanto rimaneva nelle particelle che affondarono di altri 330 piedi (100 metri) più in profondità nella zona crepuscolare. Molte creature vivono e si nutrono in queste acque profonde, compreso il pesce, calamaro, vermi e meduse. Alcuni di loro consumano particelle di carbonio che affondano, riducendo la quantità di nevicate marine.

Il confronto di questi due numeri ci ha fornito una stima dell'efficienza con cui la pompa biologica spostava il carbonio nelle acque profonde. Gli studi che abbiamo esaminato hanno prodotto un'ampia gamma di valori. Globale, abbiamo calcolato che la pompa biologica stava catturando il doppio del carbonio rispetto a studi precedenti che non tenevano conto dell'ampia gamma di profondità di penetrazione della luce. Anche i modelli regionali sono cambiati:le aree con penetrazione della luce poco profonda rappresentavano una percentuale maggiore di rimozione del carbonio rispetto alle aree con penetrazione della luce più profonda.

Quello che ancora non si sa

Il nostro studio rivela che gli scienziati devono utilizzare un approccio più sistematico per definire i confini verticali dell'oceano per la produzione e la perdita di carbonio organico. Questa scoperta è tempestiva, perché la comunità oceanografica internazionale chiede maggiori e migliori studi sulla pompa biologica del carbonio e sulla zona crepuscolare dell'oceano.

La zona crepuscolare potrebbe essere profondamente colpita se le nazioni cercano di sviluppare nuove attività di pesca a mezz'acqua, estrarre minerali dal fondo marino o utilizzarlo come discarica per i rifiuti. Gli scienziati stanno formando uno sforzo collaborativo chiamato Joint Exploration of the Twilight Zone Ocean Network, o JETZON, stabilire le priorità di ricerca, promuovere nuove tecnologie e coordinare meglio gli studi sulle zone crepuscolari.

Per confrontare questi studi, i ricercatori hanno bisogno di un insieme comune di metriche. Per la pompa a carbone biologico, dobbiamo capire meglio quanto è grande questo flusso di carbonio, e quanto efficientemente viene trasportato in acque più profonde per lo stoccaggio a lungo termine. Questi processi influenzeranno il modo in cui la Terra risponde alle crescenti emissioni di gas serra e al riscaldamento che provocano.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.