Cada primavera, poderosas tormentas de polvo en los desiertos de Mongolia y el norte de China envían gruesas nubes de partículas a la atmósfera. Los vientos hacia el este barren estas partículas hasta el Pacífico, donde el polvo finalmente se deposita en el océano abierto. Este polvo del desierto contiene,entre otros minerales, el hierro, un nutriente esencial para cientos de especies de fitoplancton que constituyen la base alimenticia del océano.
Ahora los científicos del MIT, la Universidad de Columbia y la Universidad Estatal de Florida han determinado que una vez que el hierro se deposita en el océano, tiene un tiempo de residencia muy corto, pasando solo seis meses en aguas superficiales antes de hundirse en el océano profundo.de hierro indica que los grandes cambios estacionales en el polvo del desierto pueden tener efectos dramáticos en el fitoplancton de la superficie que dependen del hierro.
"Si hay cambios en el tamaño de los desiertos en Asia, o cambios en la forma en que las personas usan la tierra, podría haber una mayor fuente de polvo en el océano", dice Chris Hayes, un postdoc en el Departamento de Tierra del MIT,Ciencias atmosféricas y planetarias EAPS ". Es difícil predecir cómo cambiará todo el ecosistema, pero debido a que el tiempo de residencia [del hierro] es muy corto, los cambios de polvo año a año definitivamente tendrán un impacto en el fitoplancton."
Los resultados del equipo se publican en la revista Geochemica et Cosmochimica Acta . Los coautores incluyen a Ed Boyle, profesor de geoquímica oceánica en el MIT; David McGee, profesor asistente de desarrollo profesional de Kerr-McGee en EAPS; y la ex postdoc Jessica Fitzsimmons.
Polvo al polvo
Ciertas especies de fitoplancton, como las cianobacterias, requieren hierro como nutriente principal para alimentar la fijación de nitrógeno y otros procesos relacionados con el crecimiento. Hayes estima que hasta el 40 por ciento del océano contiene especies de fitoplancton cuyo crecimiento está limitado por la cantidad de hierrodisponible.
Dado que el polvo del desierto es una de las únicas fuentes de hierro oceánico, Hayes quería ver en qué medida los niveles cambiantes de polvo tendrían un efecto en las concentraciones de hierro en el agua de mar: el hierro se queda en las aguas superficiales durante largos períodos, produciendo fitoplanctonmenos sensible a los cambios en el polvo entrante? ¿O el mineral hace una corta aparición antes de hundirse a profundidades inaccesibles, haciendo que el fitoplancton dependa mucho más del polvo estacional?
Para obtener respuestas, Hayes y sus colegas viajaron a Hawai para recolectar muestras oceánicas en una estación llamada ALOHA, el sitio de un programa de oceanografía a largo plazo realizado por la Universidad de Hawai. En septiembre de 2013, el equipo tomó medio díanavegue en mar abierto y luego pase dos semanas recolectando muestras de agua oceánica a diferentes profundidades.
Los investigadores acidificaron las muestras y las transportaron de vuelta al laboratorio en el MIT, donde analizaron el agua en busca de hierro y torio, un elemento químico que se encuentra en el polvo junto con el hierro. Como es difícil determinar la velocidad a la que el hierroAl hundirse desde la superficie del océano hasta las aguas profundas, Hayes razonó que el torio podría ser un proxy razonable.
El torio tiene varios isótopos: el torio-232 se encuentra típicamente en el polvo, y el torio-230 se produce a partir de la descomposición del uranio, que se descompone en torio a la misma velocidad en todo el océano. Al comparar la cantidad de torio-230detectado en muestras oceánicas a la cantidad producida por la descomposición del uranio, Hayes pudo calcular la tasa de eliminación de torio, o el tiempo que tarda el producto químico en hundirse después de establecerse en la superficie del océano.
Esta tasa de eliminación, razonó, es equivalente a la tasa de entrada de polvo, o la tasa a la que se suministra el polvo a una región oceánica. Como se conoce la composición de una partícula promedio de polvo del desierto, Hayes extrapola la tasa de entrada aestimar el tiempo de residencia del hierro en aguas superficiales.
Una pequeña pieza de una gran pregunta
El equipo descubrió que, en promedio, el hierro tiende a permanecer dentro de los 150 metros de la superficie del océano, la capa en la que reside el fitoplancton ¬, durante aproximadamente seis meses antes de acumularse en partículas más grandes y hundirse en el océano profundo. Este tiempo de residenciadeja un período relativamente corto para que el fitoplancton absorba el hierro, lo que hace que los organismos sean bastante sensibles a cualquier cambio en el polvo del desierto entrante.
"El polvo puede cambiar mucho de una estación a otra, en un orden de magnitud", dice Hayes. "De las imágenes satelitales, se pueden ver grandes pulsos de polvo provenientes de estos desiertos. Eso podría cambiar con el cambio climático y diferentespatrones de precipitación. Así que estamos tratando de hacer un seguimiento: si cambia, ¿tendrá un impacto? "
Dado que el fitoplancton juega un papel natural en la eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera, las mejores estimaciones de los tiempos de residencia del hierro y los aportes de polvo del desierto al océano pueden ayudar a los científicos a evaluar el papel del fitoplancton en la lucha contra el cambio climático.
"Es una parte muy pequeña de la que nos estamos volviendo más cuantitativos", dice Hayes. "Es una pieza que se suma a tratar de hacer la predicción: si hay más polvo, ¿el océano absorberá más carbono? Eso es un granpregunta de imagen que no podemos responder totalmente con esto, pero tenemos una pieza en el camino para responder eso "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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