En multinational undersøgelse omstøder en 130 år gammel antagelse om havvandskemi

En multinational undersøgelse omstøder en 130 år gammel antagelse om havvandskemi
En multinational undersøgelse omstøder en 130 år gammel antagelse om havvandskemi
Anonim

Der er mere ved havvand end s alt. Havkemi er en kompleks blanding af partikler, ioner og næringsstoffer. Og i over et århundrede troede videnskabsmænd, at visse ionforhold holdt sig relativt konstante over rum og tid.

Men nu, efter ti års forskning, har en multinational undersøgelse tilbagevist denne antagelse. Debora Iglesias-Rodriguez, professor og næstformand for UC Santa Barbaras afdeling for økologi, evolution og marinbiologi, og hendes kolleger opdagede, at havvandsforholdet mellem tre nøgleelementer varierer på tværs af havet, hvilket betyder, at forskerne bliver nødt til at revurdere mange deres hypoteser og modeller. Resultaterne vises i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Calcium, magnesium og strontium (Ca, Mg og Sr) er vigtige elementer i havets kemi, involveret i en række biologiske og geologiske processer. For eksempel bruger et væld af forskellige dyr og mikrober calcium til at bygge deres skeletter og skaller. Disse elementer kommer ind i havet via floder og tektoniske træk, såsom hydrotermiske åbninger. De optages af organismer som koraller og plankton samt af havsediment.

Den første tilnærmelse af moderne havvandssammensætning fandt sted for over 130 år siden. Forskerne, der udførte undersøgelsen, konkluderede, at på trods af mindre variationer fra sted til sted, er forholdet mellem de vigtigste ioner i vandet i det åbne hav næsten konstant.

Forskere har generelt accepteret denne idé fra da af, og det gav meget mening. Baseret på den langsomme omsætning af disse elementer i havet - i størrelsesordenen millioner af år - troede forskerne længe, at forholdet mellem disse ioner ville forblive relativt stabilt over længere perioder.

"Hovedbudskabet i dette papir er, at vi er nødt til at revidere disse forhold," sagde Iglesias-Rodriguez. "Vi kan ikke bare fortsætte med at gøre de antagelser, vi tidligere har gjort, i det væsentlige baseret på disse elementers opholdstid."

Tilbage i 2010 deltog Iglesias-Rodriguez i en forskningsekspedition over Porcupine Abyssal Plain, en region i den nordatlantiske havbund vest for Europa. Hun havde inviteret en tidligere studerende af hende, dette blads hovedforfatter Mario Lebrato, som var ved at forfølge sin doktorgrad på det tidspunkt.

Deres undersøgelse analyserede den kemiske sammensætning af vand på forskellige dybder. Lebrato fandt, at Ca-, Mg- og Sr-forholdet fra deres prøver afveg væsentligt fra, hvad de havde forventet. Fundet var spændende, men dataene var kun fra ét sted.

I løbet af de næste ni år udarbejdede Lebrato en global undersøgelse af disse grundstofforhold. Forskere inklusive Iglesias-Rodriguez indsamlede over 1.100 vandprøver på 79 krydstogter lige fra havets overflade til 6.000 meter nede. Dataene kom fra 14 økosystemer fordelt på 10 lande. Og for at bevare konsistensen blev alle prøverne behandlet af en enkelt person i et laboratorium.

Projektets resultater omstødte feltets 130 år gamle antagelse om havvandskemi og afslørede, at forholdet mellem disse ioner varierer betydeligt på tværs af havet.

Forskere har længe brugt disse forhold til at rekonstruere tidligere havforhold, såsom temperatur. "Den vigtigste implikation er, at de palæorekonstruktioner, vi har gennemført, skal tages op igen," forklarede Iglesias-Rodriguez, "fordi miljøforhold har en væsentlig indvirkning på disse forhold, som er blevet overset."

Oceanografer kan ikke længere antage, at data, de har om tidligere havkemi, repræsenterer hele havet. Det er blevet klart, at de kun kan ekstrapolere regionale forhold fra disse oplysninger.

Denne åbenbaring har også konsekvenser for moderne havvidenskab. Havvandsforhold mellem Mg og Ca påvirker sammensætningen af dyreskaller. For eksempel har et højere magnesiumindhold tendens til at gøre skallerne mere sårbare over for opløsning, hvilket er et løbende problem, da stigende kuldioxidniveauer gradvist gør havet mere surt. "Biologisk set er det vigtigt at finde ud af disse forhold med en vis grad af sikkerhed," sagde Iglesias-Rodriguez.

Iglesias-Rodriguez' seneste projekt fokuserer på anvendelsen af klippeopløsning som en metode til at bekæmpe havforsuring. Hun kigger på at sænke surhedsgraden af havvand ved hjælp af pulveriserede sten som olivin og karbonatsten. Denne indgriben vil sandsynligvis ændre balancen af ioner i vandet, hvilket er noget, der er værd at overveje. Da klimaændringerne fortsætter uformindsket, kan denne indgriben hjælpe med at holde surhedsgraden i skak i små områder, som f.eks. koralrev.

Populært emne.