Zwietrzałe minerały są bezużyteczne dla alg.
Klucz do zrozumienia problemu kryje się głęboko, bo pod prawie pięcioma kilometrami wody. Naukowcy sięgnęli po dane z rdzeni osadowych z Pacyficznej Strefy Antarktycznej, które dokumentują ostatnie pół miliona lat historii klimatu. Ich analiza rzuca nowe światło na zależność między topnieniem lodu a zdolnością oceanu do wiązania węgla. Wnioski są dość niepokojące. Przez lata skupiano się na samej ilości żelaza trafiającego do oceanu. Logika podpowiadała, że im go więcej, tym lepiej dla planktonu. Badania opublikowane w Nature Geoscience pokazują, iż to błędne myślenie. Jak wyjaśnia główny autor, Torben Struve, kluczowa nie jest ilość, lecz forma chemiczna, w jakiej ten pierwiastek się znajduje.
Czytaj też: Głęboko pod powierzchnią czai się uśpione życie. Jego formy czekają na sygnał od milionów lat
Antarktyda Zachodnia skrywa pod swoją pokrywą lodową dawne, silnie zwietrzałe skały. Gdy lodowiec się cofa, uwalnia minerały, które przez miliony lat podlegały procesom chemicznego starzenia. Żelazo w takiej postaci jest dla alg praktycznie niedostępne, ponieważ słabo rozpuszcza się w wodzie i nie może zostać wykorzystane do fotosyntezy. Paradoksalnie, masowe topnienie może więc zasilać ocean bezużytecznym „nawozem”. Prawdziwy zastrzyk życia dla ekosystemu następował tylko wówczas, gdy do wody trafiały świeże, niezwietrzałe minerały. To odkrycie fundamentalnie zmienia nasze rozumienie roli tego regionu w globalnym obiegu węgla.
Mechanizm sprzężenia zwrotnego przyspiesza zmiany
Naukowcy zidentyfikowali zjawisko, które nazwali sprzężeniem zwrotnym lądolód-żelazo. W kontekście klimatycznym jest to sprzężenie pozytywne, czyli takie, które napędza zmiany, zamiast je stabilizować. Prosty schemat wygląda następująco: więcej topnienia = więcej zwietrzałych osadów w oceanie = słabszy wzrost alg = mniejsze pochłanianie CO2 = szybsze ocieplenie = więcej topnienia. Koło się zamyka.
Dowody na działanie tego mechanizmu znajdujemy w przeszłości. Około 130 tysięcy lat temu, w ciepłym okresie międzylodowcowym, doszło do poważnego załamania pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej. Dane genetyczne z osadów pokazują, iż w tym samym czasie pochłanianie dwutlenku węgla przez Ocean Południowy było wyjątkowo niskie, mimo dużej ilości uwalnianego żelaza. Historia lubi się powtarzać, a teraz mamy do czynienia z sytuacją napędzaną przez działalność człowieka. Co ciekawe, w dłuższej skali czasowej ten proces potrafił działać na naszą korzyść. W przeszłości zwiększony dopływ świeżego żelaza mógł przyczyniać się do redukcji stężenia CO2 w atmosferze nawet o około 0,2 części na milion rocznie, co kumulatywnie ochładzało klimat. Dziś, gdy uwalniamy zwietrzałe minerały, efekt jest dokładnie odwrotny.
Dotychczasowe modele klimatyczne mogą wymagać korekty
Odkrycie ma poważne implikacje dla tworzenia prognoz klimatycznych. Wiele modeli zakładało dość prostą zależność: więcej żelaza równa się większa produktywność oceanu i wyższe pochłanianie dwutlenku węgla. Miało to częściowo równoważyć nasze emisje. Nowe badania sugerują, jakoby ten bufor był znacznie słabszy, niż sądzono. Jeśli dalsze topnienie Antarktydy Zachodniej będzie prowadzić do uwalniania głównie zwietrzałych osadów, to duży sektor Oceanu Południowego straci część swojej zdolności do pochłaniania węgla. To zła wiadomość dla planistów klimatycznych, którzy liczą na naturalne pochłaniacze jako element strategii osiągania neutralności klimatycznej. Ryzyko niepowodzenia w realizacji celów po prostu rośnie.
Czytaj też: 45 razy więcej wodoru niż na powierzchni? Zaskakująca hipoteza z laboratorium wysokich ciśnień
Nie ma jednak powodu do paniki, przynajmniej w najbliższej perspektywie. Jak uspokaja Struve, na podstawie obecnej wiedzy nie spodziewamy się gwałtownego załamania całej pokrywy lodowej. Problem jest bardziej subtelny i długofalowy. Chodzi o stopniowe osłabianie jednego z najważniejszych naturalnych systemów regulujących klimat Ziemi właśnie w momencie, gdy jest on nam najbardziej potrzebny. Potrzebne są dalsze, kompleksowe badania, które połączą monitoring topnienia lodu z obserwacjami chemii oceanu. Każdy nowy element tej układanki, taki jak kwestia formy żelaza, komplikuje prognozy. Ocean Południowy od dawna łagodził skutki naszych działań. Wygląda na to, że w przyszłości może być w tym nieco mniej skuteczny, a my musimy być tego w pełni świadomi, planując dalsze kroki.