Wetenschappers hebben verrassend bewijs gevonden van snelle klimaatverandering in het noordpoolgebied:in het midden van de Noordelijke IJszee nabij de Noordpool, ze ontdekten dat de niveaus van radium-228 de afgelopen tien jaar bijna zijn verdubbeld.

De bevinding geeft aan dat er langs de kust grootschalige veranderingen plaatsvinden - omdat de bron van het radium het land en het ondiepe continentale plat rond de oceaan is. Deze kustveranderingen, beurtelings, zou ook meer voedingsstoffen kunnen leveren, koolstof, en andere chemicaliën in de Noordelijke IJszee terechtkomen en leiden tot dramatische gevolgen voor Arctische voedselwebben en dierenpopulaties.

Het onderzoeksteam, geleid door Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), vermoedt dat smeltend zee-ijs meer open water nabij de kust heeft achtergelaten voor winden om golven te creëren. De golfslag reikt tot aan de ondiepe planken en roert sedimenten op, het vrijgeven van radium dat naar de oppervlakte wordt gedragen en weg in de open oceaan. Hetzelfde mechanisme zou waarschijnlijk ook meer voedingsstoffen mobiliseren en afleveren, koolstof, en andere chemicaliën in de Noordelijke IJszee, het aanwakkeren van de groei van plankton onderaan de voedselketen. Dat, beurtelings, zou aanzienlijke gevolgen kunnen hebben voor vissen en zeezoogdieren en het Arctische ecosysteem veranderen.

De studie werd op 3 januari gepubliceerd, 2018, in het journaal wetenschappelijke vooruitgang . Het onderzoeksteam omvatte Lauren Kipp, Matthew Charette, en Paul Henderson (WHOI), Willard Moore (Universiteit van South Carolina), en Ignatius Rigor (Universiteit van Washington).

Wetenschappers gebruiken radium-228 al lang om de stroom van materiaal van land en sedimenten naar de oceaan te volgen. Het is een natuurlijk voorkomende isotoop die wordt geproduceerd door het radioactieve verval van thorium in sedimenten. Maar in tegenstelling tot thorium, het lost op in water, waar wetenschappers de bronnen kunnen volgen, bedragen, tarieven, en de richting van zijn stroom, zei Kip, die hoofdauteur is van de studie en een afgestudeerde student in het MIT-WHOI Joint Program in Oceanography.

Kipp leidde de inspanningen om radium te meten op 69 locaties van de westelijke rand van de Noordelijke IJszee tot de pool tijdens een reis van twee maanden aan boord van de ijsbreker Healy in de zomer van 2015. De cruise maakte deel uit van het internationale GEOTRACES-programma, die tot doel heeft chemische tracers in de oceaan van de wereld te meten om de oceaancirculatie te begrijpen en een basislijn te bieden om toekomstige chemische veranderingen in de oceanen te beoordelen. Het U.S. GEOTRACES-programma en deze studie worden beide gefinancierd door de National Science Foundation.

Tot hun verbazing, het onderzoeksteam ontdekte dat de radium-228-concentraties in de centrale Noordelijke IJszee aanzienlijk waren toegenomen sinds de laatste metingen in 2007 waren gedaan. Wat was de bron en waarom was deze toegenomen?

Het team onderzocht de banen van zee-ijs dat in de oceaan drijft en zag een patroon van ijs - en dus water - noordwaarts stromen van de uitgestrekte noordkust van Rusland naar het midden van de Noordelijke IJszee, waar de radiumconcentraties waren toegenomen. Het patroon uitgelijnd met de Transpolar Drift, een krachtige stroom die in dezelfde richting vloeit en radium uit kustbronnen zou kunnen transporteren.

Ze concludeerden dat het overtollige radium afkomstig moest zijn van sedimenten in het Oost-Siberische Arctische plat bij Rusland, het grootste continentale plat op aarde. Het is relatief ondiep, met een gemiddelde diepte van 170 voet, maar het strekt zich 930 mijl uit de kust uit en bevat een enorm reservoir van radium en andere chemische verbindingen.

Er moest iets veranderd zijn langs de kust om de dramatische golf van radium in het midden van de Noordelijke IJszee te verklaren. De wetenschappers theoretiseren dat een opwarmende Arctische omgeving de zee-ijsbedekking heeft verminderd, waardoor meer golfwerking mogelijk is die sedimenten opschudt en meer radium mobiliseert.

Maar er zijn andere mogelijke bijdragende factoren die veranderingen over de plank veroorzaken, zeggen de wetenschappers. Meer golfslag kan ook meer kustlijnerosie veroorzaken, het toevoegen van meer terrestrisch sediment in de oceaan. Opwarmende temperaturen kunnen permafrost doen ontdooien, het vrijgeven van meer materiaal in de oceaan, en toenemende afvoer van rivieren en grondwater kan meer radium vervoeren, voedingsstoffen, koolstof, en ander materiaal naar het noordpoolgebied.

"Voortdurende monitoring van plankinputs naar Arctische oppervlaktewateren is daarom van vitaal belang om te begrijpen hoe het veranderende klimaat de chemie zal beïnvloeden, biologie, en economische hulpbronnen van de Noordelijke IJszee, " schreven de auteurs van de studie.

De gegevensdekking over het Oost-Siberische plat is momenteel zeer beperkt, het is dus belangrijk om meer studies in deze regio uit te voeren om de directe oorzaken van de toegenomen schapinvoer te lokaliseren en toekomstige monitoring mogelijk te maken. "Bewijs van Kipp en collega's voor substantiële voortdurende verandering in de chemische omgeving van de Noordelijke IJszee benadrukt de noodzaak van aanhoudende studie van deze veranderingen en van de betrokken processen, " zei Bob Anderson, een Ewing-Lamont Research Professor aan het Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University en de directeur van het U.S. GEOTRACES Program Office. "Het zou geweldig zijn als verwante inspanningen van mariene geochemici in Rusland zouden kunnen worden geïntegreerd met toekomstige studies door andere landen, bijvoorbeeld onder auspiciën van het internationale GEOTRACES-programma."