Om de wereldwijde koolstofcyclus te begrijpen, Van "zwarte koolstof" - vervalbestendige koolstofmoleculen die zijn veranderd door blootstelling aan vuur of verbranding - wordt lang aangenomen dat ze afkomstig zijn van het land en via rivieren en beken naar de oceaan werken. Een onverwachte bevinding die vandaag is gepubliceerd in Natuurcommunicatie daagt die lang gekoesterde veronderstelling uit en introduceert een prikkelend nieuw mysterie:als oceanische zwarte koolstof significant verschilt van de zwarte koolstof die in rivieren wordt gevonden, waar kwam het vandaan?

"De signatuur van opgeloste zwarte koolstof in de oceaan is heel anders dan die van opgeloste zwarte koolstof in rivieren, tal van fundamentele vragen opwerpen, " zei Sasha Wagner, een assistent-professor aard- en milieuwetenschappen van het Rensselaer Polytechnic Institute en hoofdauteur van het onderzoek. "Zijn er andere bronnen van opgeloste zwarte koolstof? Wordt het afgebroken in rivieren, opgesloten in sedimenten, of onherkenbaar veranderd voordat het de open oceaan bereikt? Is wat we hebben gemeten eigenlijk afkomstig van vuur?"

Door de oorsprong van oceanische zwarte koolstof in twijfel te trekken, het onderzoek gepubliceerd in Natuurcommunicatie maakt eigenlijk een puzzel samen die Wagner heeft onderzocht. Radiokoolstofdatering toont aan dat opgeloste zwarte koolstof in de diepe oceanen maar liefst 20 is, 000 jaar oud, terwijl berekeningen schatten dat rivieren de volledige hoeveelheid opgeloste zwarte koolstof in de oceaan in ongeveer 500 jaar zouden kunnen vervangen. Als er zoveel opgeloste zwarte koolstof stroomafwaarts naar de oceaan is gestroomd, blijkbaar al millennia, waarom vinden onderzoekers er niet meer van?

Bij het onderzoeken van dergelijke vragen, Wagner ontwikkelde een nieuwe techniek voor het analyseren van zwarte koolstof. Bronnen van zwarte koolstof zijn traditioneel gevolgd met behulp van een verhouding tussen moleculaire proxy's. Maar, aangezien de verhouding gemakkelijk kan worden gewijzigd bij blootstelling aan zonlicht, de methode is onbetrouwbaar bij gebruik in aquatische omgevingen. De nieuwe benadering van Wagner omvat koolstofisotopen - varianten van koolstof die verschillende aantallen neutronen bevatten - om verschillende bronnen van opgeloste zwarte koolstof te onderscheiden. Door stabiele koolstofisotoopanalyse uit te voeren op de individuele proxymoleculen, het wordt mogelijk om terrestrische bronnen van zwarte koolstof te volgen terwijl het van de bodem naar de oceaan gaat.

In haar onlangs gepubliceerde onderzoek Wagner gebruikte de techniek om een ​​brede vraag te stellen, het vergelijken van monsters genomen uit de Atlantische en Stille Oceaan met grote rivieren, waaronder de Amazone, Mississippi, Congo, en twee Arctische rivieren.

De resultaten laten zien dat oceanische opgeloste zwarte koolstof een significant hoger aandeel koolstof-13 bevat (een isotoop van koolstof-12 met één extra neutron) dan opgeloste zwarte koolstof die wordt aangetroffen in wereldwijde rivieren.

"De waarden zijn echt anders, en hoewel we nog in de begindagen van het gebruik van deze methode zijn, dat resultaat vertelt ons dat de zwarte koolstof in de oceaan niet uit rivieren komt, Wagner zei. "In rivieren opgeloste zwarte koolstof bereikt de oceanen niet, en dat roept veel opwindende alternatieven op die we moeten onderzoeken."

"Het gebruik van isotopenverhoudingen om de afzonderlijke oorsprong van zwarte koolstof te onderscheiden van meren en stromen die in de zee worden gevonden, heeft een aantal lang gekoesterde overtuigingen in de wetenschappelijke gemeenschap verstoord." zei Curt Breneman, decaan van de Rensselaer School of Science. "Sasha Wagners innovatieve benadering van deze boeiende vraag is een goed voorbeeld van hoe faculteitsleden van Rensselaer de grenzen van de wetenschap blijven verleggen door harde vragen te stellen en de status-quo uit te dagen."