Een ontdekking die helpt verklaren hoe organisch materiaal dat duizenden jaren geleden door het leven is geproduceerd, uiteindelijk uit de zee wordt verwijderd, is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang door Steven Beaupré van de Stony Brook University's School of Marine and Atmospheric Sciences (SoMAS) en een nationaal team van wetenschappers.

Wanneer golven in de oceaan breken, ze injecteren kleine deeltjes in de lucht (aerosolen genoemd) die organische moleculen meer dan 5 dragen, 000 jaar oud, de studie vindt.

Tientallen jaren van metingen hebben uitgewezen dat bijna al het organische materiaal dat in de oceanen is opgelost verrassend oud is - tot enkele duizenden jaren. Maar wetenschappers begrijpen niet helemaal hoe deze oude organische stof uiteindelijk wordt vernietigd. Beaupré en collega's voerden experimenten uit om aan te tonen dat een deel van deze oude organische stof uit zeewater kan worden verwijderd wanneer door golven gegenereerde luchtbellen op het oceaanoppervlak barsten en aerosolen in de atmosfeer injecteren. Door rechtstreeks de ouderdom van de radioactieve koolstof (14C) van de aerosolen te meten, ze schatten dat ergens tussen de 19 en 40 procent van de organische stof in de aërosol ten minste 5 is, 000 jaar oud.

Eerdere experimenten door Beaupré's collega's David Kieber (SUNY ESF) en Bill Keene (Universiteit van Virginia) suggereerden dat oude organische moleculen de oceaan zouden kunnen verlaten als verstekelingen aan boord van deze kleine deeltjes.

"Onze nieuwe studie toont aan dat een aanzienlijk deel van die organische stof inderdaad vrij oud is, en dat de vorming van aerosolen door het breken van golven een belangrijke verwijderingsroute zou kunnen zijn voor de oude koolstof die in de zee wordt gevonden, " zegt Beaupre, hoofdauteur en assistent-professor.

Deze poel van oud organisch materiaal is enorm, met ongeveer evenveel koolstofatomen in de oceaan als in alle vegetatie op het land of in alle koolstofdioxide (CO ₂ ) in de atmosfeer. Het wordt voornamelijk gecreëerd door fotosynthese en vormt daarom een ​​langetermijnopslagreservoir voor atmosferische CO ₂ , wat een krachtig broeikasgas is. Daarom, het is belangrijk om te begrijpen welke processen deze oude moleculen uiteindelijk afbreken tot iets dat door de natuur opnieuw kan worden gebruikt.

Eenmaal in de atmosfeer, deze vernevelde moleculen worden waarschijnlijk door zonlicht afgebroken tot CO ₂ en andere moleculen die beter verteerbaar zijn voor het leven in zee. Overeenkomstig, benadrukt Beaupre, deze bevinding heeft implicaties voor zowel oceanische als atmosferische biogeochemie, evenals de wereldwijde koolstofcyclus en het klimaat.

Beaupré zegt ook dat de resultaten enigszins verrassend waren, omdat algemeen wordt aangenomen dat alleen de jongste organische moleculen door brekende golven in de atmosfeer worden geïnjecteerd. Dit komt omdat de oude moleculen tijdens hun langdurige blootstelling aan de omgeving zouden zijn afgebroken tot minder reactieve vormen.

"Ondanks de effecten van veroudering gedurende duizenden jaren, onze resultaten suggereren dat zelfs enkele van de oudste moleculen in de zee kunnen wedijveren met de jongste om opstijgende bellen te grijpen en de lucht in te schieten, " hij zegt.

Het onderzoeksteam gebruikte een speciale aerosolgenerator om dit proces te bestuderen tijdens een cruise van een maand naar de Noord-Atlantische Oceaan. Het apparaat produceerde aërosolen door de bubbelpluimen na te bootsen die werden gecreëerd door brekende golven, zoals beschreven in een begeleidend artikel dat ook online is gepubliceerd en mede is geschreven door Beaupré in de Journal of Geophysical Research-atmospheres .

Ze maten de chemische samenstelling en radiokoolstofleeftijden van zeewater dat door de generator stroomt en van de aerosolen die het produceerde. Gecombineerd met metingen van de deeltjesgroottes, ze concludeerden dat de vernevelde organische stof ongeveer een week in de atmosfeer zou kunnen overleven, waar het door de wind landinwaarts kon worden gedragen, chemisch afgebroken, en/of opnieuw gedeponeerd in de oceaan.

Hoewel toekomstig onderzoek zich zal richten op de snelheid waarmee oude organische materie uit de oceaan wordt gespuwd door brekende golven, het onderzoeksteam gaat ook andere manieren onderzoeken waarop marien organisch materiaal uit de zee wordt gehaald.