Zee-ijs is een kritische indicator van veranderingen in het klimaat op aarde. Een nieuwe ontdekking door onderzoekers van de Brown University zou wetenschappers een nieuwe manier kunnen bieden om de overvloed aan zee-ijs en de verspreidingsinformatie uit het verre verleden te reconstrueren. die zouden kunnen helpen bij het begrijpen van door de mens veroorzaakte klimaatverandering die nu plaatsvindt.

In een studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie , de onderzoekers laten zien dat een organisch molecuul dat vaak wordt aangetroffen in oceaansedimenten op hoge breedtegraden, bekend als tetra-onverzadigd alkenon (C37:4), wordt geproduceerd door een of meer voorheen onbekende soorten ijsbewonende algen. Terwijl de concentratie van zee-ijs eb en vloed, zo ook de algen die ermee verbonden zijn, evenals de moleculen die ze achterlaten.

"We hebben aangetoond dat dit molecuul een sterke proxy is voor de concentratie van zee-ijs, " zei Karen Wang, een doctoraat student aan Brown en hoofdauteur van het onderzoek. "Als we kijken naar de concentratie van dit molecuul in sedimenten van verschillende leeftijden, kunnen we de zee-ijsconcentratie door de tijd heen reconstrueren."

Andere soorten alkenonmoleculen worden al jaren gebruikt als proxy voor de temperatuur van het zeeoppervlak. Bij verschillende temperaturen, algen die op het zeeoppervlak leven, maken verschillende hoeveelheden alkenonen aan die bekend staan ​​als C37:2 en C37:3. Wetenschappers kunnen de verhoudingen tussen die twee moleculen in zeesedimenten gebruiken om de temperatuur in het verleden te schatten. C37:4 - de focus van deze nieuwe studie - werd lange tijd als een probleem beschouwd voor temperatuurmetingen. Het komt voor in sedimenten die van dichter bij het noordpoolgebied zijn genomen, het weggooien van de C37:2/C37:3-verhoudingen.

"Dat was vooral waar het C37:4-alkenon om bekend stond - het weggooien van de temperatuurverhoudingen, " zei Yongsong Huang, hoofdonderzoeker van het door de National Science Foundation gefinancierde project en een professor in Brown's Department of Earth, Milieu- en planetaire wetenschap. "Niemand wist waar het vandaan kwam, of het ergens nuttig voor was. Mensen hadden theorieën, maar niemand wist het zeker."

Om erachter te komen, de onderzoekers bestudeerden sediment- en zeewatermonsters die C37:4 bevatten, genomen op ijzige plekken rond het noordpoolgebied. Ze gebruikten geavanceerde DNA-sequencingtechnieken om de organismen in de monsters te identificeren. Dat werk leverde voorheen onbekende soorten algen op uit de orde Isochrysidales. De onderzoekers kweekten die nieuwe soorten vervolgens in het laboratorium en toonden aan dat ze inderdaad degenen waren die een uitzonderlijk hoge abundantie van C37:4 produceerden.

De volgende stap was om te kijken of de moleculen die door deze ijsbewonende algen zijn achtergelaten, kunnen worden gebruikt als een betrouwbare zee-ijsproxy. Om dat te doen, de onderzoekers keken naar concentraties van C37:4 in sedimentkernen van verschillende plekken in de Noordelijke IJszee nabij de huidige zee-ijsmarges. In het recente verleden, Het is bekend dat zee-ijs op deze plekken zeer gevoelig was voor regionale temperatuurschommelingen. Uit dat werk bleek dat de hoogste concentraties van C37:4 optraden toen het klimaat het koudst was en het ijs op zijn hoogtepunt was. De hoogste concentraties dateren uit de Younger-Dryas, een periode van zeer koude en ijzige omstandigheden die plaatsvond rond 12, 000 jaar geleden. Toen het klimaat op zijn warmst was en het ijs ebde, C37:4 was schaars, het gevonden onderzoek.

"De correlaties die we vonden met deze nieuwe proxy waren veel sterker dan andere markers die mensen gebruiken, " zei Huang, een research fellow bij het Instituut bij Brown voor Milieu en Samenleving. "Geen enkele correlatie zal perfect zijn omdat het modelleren van zee-ijs een rommelig proces is, maar dit is waarschijnlijk ongeveer net zo sterk als je gaat krijgen."

En deze nieuwe proxy heeft enkele extra voordelen ten opzichte van andere, zeggen de onderzoekers. Een andere methode voor het reconstrueren van zee-ijs is het zoeken naar fossiele overblijfselen van een ander soort algen, diatomeeën genaamd. Maar die methode wordt verderop in de tijd minder betrouwbaar omdat fossiele moleculen kunnen degraderen. Moleculen zoals C37:4 hebben de neiging om robuuster te worden bewaard, waardoor ze potentieel beter zijn voor reconstructies in de loop van de tijd dan andere methoden.

De onderzoekers zijn van plan om deze nieuwe algensoorten verder te onderzoeken om beter te begrijpen hoe ze ingebed raken in zee-ijs, en hoe ze deze alkenonverbinding produceren. De algen lijken te leven in pekelbellen en kanalen in zee-ijs, maar het kan ook bloeien net nadat het ijs smelt. Het begrijpen van die dynamiek zal de onderzoekers helpen om C37:4 beter te kalibreren als een zee-ijsproxy.

uiteindelijk, de onderzoekers hopen dat de nieuwe proxy een beter begrip van de dynamiek van het zee-ijs door de tijd heen mogelijk zal maken. Die informatie zou modellen van het klimaat in het verleden verbeteren, wat zou zorgen voor betere voorspellingen van toekomstige klimaatverandering.