Waarom neemt het kooldioxidegehalte in de atmosfeer toe en af ​​in combinatie met de warme en koude perioden van het verleden van de aarde? Wetenschappers proberen deze vraag al vele jaren te beantwoorden, en dankzij chemische aanwijzingen die zijn achtergelaten in sedimentkernen die diep in de oceaanbodem zijn geëxtraheerd, ze beginnen de stukjes van die puzzel in elkaar te leggen.

Recent onderzoek suggereert dat er een verbeterde opslag van ingeademde koolstof in de diepe oceaan was toen de concentraties van atmosferische koolstofdioxideconcentraties lager waren dan de huidige niveaus. Maar nieuw onderzoek onder leiding van een wetenschapper van de Texas A&M University reikt nog verder terug, voor het eerst inzicht in de atmosferische kooldioxidegehaltes in de jaren 50, 000 jaar voor de laatste ijstijd.

"Een van de grootste onbekenden over het klimaat in het verleden is de oorzaak van de variabiliteit van de atmosferische kooldioxide tijdens de wereldwijde warm-koude cycli, " zei Franco Marcantonio, hoofdauteur van de studie en professor en Jane en Ken R. Williams '45 Chair in de afdeling Geologie en Geofysica aan de Texas A&M. "Hier onderzochten we het 'hoe' van het variëren van koolstofdioxide met het 'waar', namelijk, de oostelijke equatoriale Stille Oceaan, dat is een belangrijk gebied van de wereldoceaan waar, vandaag, aanzienlijke kooldioxide wordt uitgeademd in de atmosfeer en de grootste groei van fytoplankton wordt gevonden."

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , een tijdschrift voor natuuronderzoek.

Om oude koolstofdioxideniveaus te onderzoeken, Marcantonio en een team van onderzoekers analyseerden een sedimentkern van de oceaanbodem, gewonnen uit de diepe oostelijke Equatoriale Stille Oceaan. De 10 meter lange kern overspant ongeveer 180, 000 jaar, en de chemie van de sedimentlagen bieden wetenschappers een kijkje in vroegere klimaten. De chemische metingen die ze doen, dienen als een proxy voor het zuurstofgehalte van de diepzee.

Meten van minuscule sporen van uranium- en thoriumisotopen, het team was in staat om perioden van verhoogde opslag van ingeademde koolstof (en lage diepzee-zuurstofniveaus) te associëren met perioden van verminderde wereldwijde atmosferische koolstofdioxideniveaus in de afgelopen 70, 000 jaar.

"Door ons sedimentrecord met hoge resolutie van diepzee-oxygenatie in de oostelijke equatoriale Stille Oceaan te vergelijken met andere delen van de Stille en Zuidelijke Oceaan, vinden we dat de Stille Oceaan, zoals de Zuidelijke Oceaan, is een locatie voor diep-oceanische ingeademde koolstofopslag tijdens perioden van verminderde wereldwijde atmosferische CO2-concentraties, "zei hij. "Belangrijk, we stellen beperkingen aan de locatie in de waterkolom van de omvang van de ingeademde opgeslagen koolstofpool tijdens koude perioden.

"Het begrijpen van de vroegere dynamiek van de koolstofcyclus van de aarde is van fundamenteel belang voor het informeren en begeleiden van maatschappelijke beleidsvorming in een opwarmende wereld met toenemende niveaus van koolstofdioxide in de atmosfeer."

Co-auteurs van de studie waren Ryan Hostak, een voormalige Texas A&M-afgestudeerde student die in 2019 zijn master in geologie behaalde; Jennifer E. Hertzberg, die haar Ph.D. in oceanografie van Texas A&M in 2015 en is nu een postdoctoraal onderzoeker bij het Department of Earth, Oceaan- en atmosfeerwetenschappen aan de Old Dominion University; en Matthew W. Schmidt, universitair hoofddocent Oceaan, Aard- en atmosfeerwetenschappen bij Old Dominion. Marcantonio en zijn collega's ontwierpen de studie, hij en Hostak voerden de isotopenanalyses uit, en het team interpreteerde de gegevens.

"Door soortgelijke studies uit te voeren in sediment dat een groter deel van de diepe Stille Oceaan beslaat, zullen we in staat zijn om de omvang van deze vroegere diepe poel van ingeademde koolstof ruimtelijk in kaart te brengen, "Marcantonio zei, kijken uit naar toekomstig onderzoek.