Πώς ξεκινούν οι παγετώδεις εποχές;
Βλέποντάς τα κάτω από μικροσκόπιο εδώ, αυτά τα μικροσκοπικά κελύφη βοήθησαν τους ερευνητές να κατανοήσουν τις συνθήκες που οδήγησαν στις παγετώδεις εποχές στο παρελθόν. Από: Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ.
Μικροσκοπικά θαλάσσια κελύφη πρώτιστων αποκαλύπτουν ενδείξεις για το πώς ξεκινούν οι παγετώδεις εποχές.
Το τι οδηγεί σε χαμηλότερο ατμοσφαιρικό CO2 κατά τη διάρκεια των παγετώνων είναι ένα ερώτημα που προβληματίζει τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες και είναι ένα ερώτημα που η διδακτορική φοιτήτρια του Τμήματος Θαλάσσιων Επιστημών του UConn, Monica Garity, και οι συν-συγγραφείς της προσπαθούν να κατανοήσουν. Εξετάζοντας τα πρότυπα αποθήκευσης άνθρακα στα βάθη των ωκεανών, οι ερευνητές ρίχνουν νέο φως σε αυτό το ερώτημα δεκαετιών. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύονται στο Proceedings of the National Academy of Sciences .
Ο ωκεανός είναι κεντρικός στο ισοζύγιο άνθρακα της Γης, λειτουργώντας τόσο ως καταβόθρα όσο και ως πηγή άνθρακα για την ατμόσφαιρα. Για να κατανοήσουν καλύτερα τον ρόλο του ωκεανού στις προηγούμενες αλλαγές του ατμοσφαιρικού CO2 , οι ερευνητές κοίταξαν πίσω 150.000 χρόνια και παρακολούθησαν τις τάσεις αποθήκευσης άνθρακα στους ωκεανούς καθώς μεγάλα ηπειρωτικά στρώματα πάγου προχωρούσαν και υποχωρούσαν κατά τη διάρκεια των δύο τελευταίων παγετώνων. Η Garity εξηγεί ότι μεγάλο μέρος της υπάρχουσας έρευνας για τις παγετώδεις εποχές επικεντρώνεται στο τελικό στάδιο, που ονομάζεται τερματισμός, και όχι στις διαδικασίες που προκαλούν τη συσσώρευση πάγου στην αρχή, που ονομάζεται έναρξη.
«Ένα από τα κύρια πράγματα που εξετάζουμε είναι αν υπάρχει ένα συνεπές σύνολο ανατροφοδότησης που συμβαίνει κατά την έναρξη και τη λήξη των παγετώνων», λέει η Garity. «Γνωρίζουμε ότι πιθανώς υπάρχουν αρκετές διαφορετικές ανατροφοδοτήσεις που λειτουργούν παράλληλα για να επιτύχουν το χαμηλότερο ατμοσφαιρικό CO2 που βλέπουμε κατά τις παγετώδεις εποχές, αλλά ο εντοπισμός αυτών των μηχανισμών είναι δύσκολος».
Οι ερευνητές εξέτασαν πυρήνες ιζημάτων που ελήφθησαν από τα βάθη του Ατλαντικού Ωκεανού, σε μια περιοχή που ονομάζεται Όριο Βραζιλίας. Η Garity εξηγεί ότι αυτοί οι πυρήνες ελήφθησαν τη δεκαετία του 1990 και έχουν χρονολογηθεί, ώστε οι ερευνητές να μπορούν απλώς να πάρουν δείγματα από τα μέρη των πυρήνων που αντιστοιχούν στο εν λόγω χρονικό πλαίσιο.
Μέσα στο ίζημα βρίσκονται τα κελύφη μικροσκοπικών πρώτιστων που ονομάζονται τρηματοφόρα, τα οποία καταγράφουν τη χημεία του ωκεανού την εποχή που ζούσαν. Ανέλυσαν τα τρηματοφόρα για σταθερά ισότοπα και αναλογίες μετάλλων, συμπεριλαμβανομένου του βορίου και του ασβεστίου. Η αναλογία βορίου προς ασβέστιο στα τρηματοφόρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανακατασκευή της προηγούμενης συγκέντρωσης ανθρακικών ιόντων στον ωκεανό, η οποία είναι αντιστρόφως ανάλογη με την περιεκτικότητα σε άνθρακα .
Μια μεγάλη ποσότητα από τα μικροσκοπικά κελύφη ήταν απαραίτητη για να γίνουν οι μετρήσεις, λέει η Garity, ειδικά για δείγματα από τους βαθύτερους πυρήνες, όπου υπάρχουν λιγότερα μικροαπολιθώματα. Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές πρώτα λυοφιλοποιούν τα δείγματα και στη συνέχεια πλένουν το ίζημα πάνω από πολύ λεπτά κόσκινα.
«Είναι πολύ δύσκολο να στεκόμαστε πάνω από τον νεροχύτη για να ξεπλύνουμε τη λάσπη, και μετά έχουμε όλα αυτά τα μικροσκοπικά τρηματοφόρα που έχουν απομείνει στο κόσκινο. Κοιτάμε κάτω από το μικροσκόπιο και επιλέγουμε ένα πολύ συγκεκριμένο είδος από τα πολλά διαφορετικά είδη που υπάρχουν σε κάθε δείγμα λάσπης. Το είδος που χρησιμοποιούμε είναι ένας πολύ αξιόπιστος καταγραφέας της χημείας των ωκεανών του παρελθόντος και είναι το καλύτερο για το είδος της ανάλυσης που κάνουμε», λέει η Garity.
Αυτή η μέθοδος είναι ένας συναρπαστικός τρόπος για να εξετάσουμε το παρελθόν και να δούμε την οξίνιση των ωκεανών στην πράξη. Όταν η αποθήκευση άνθρακα στους ωκεανούς αυξάνεται, το νερό γίνεται πιο όξινο και τα τρηματοφόρα μπορούν να διαλυθούν, λέει η Garity.
Από τα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (2025). DOI: 10.1073/pnas.2510171122.
«Είναι πολύ ωραίο όταν πλένετε δείγματα και μπορείτε να καταλάβετε σε ποιο διάστημα διανύετε καθώς τα τρηματοφόρα γίνονται όλο και πιο αραιά.»
Οι ερευνητές παρατήρησαν μείωση των ανθρακικών ιόντων στα βαθύτερα στρώματα του Ατλαντικού πριν από 115.000 χρόνια κατά την αρχική πτώση του ατμοσφαιρικού pCO2 , υποδεικνύοντας ότι υπήρχε αυξημένη αποθήκευση άνθρακα κατά τα πρώτα στάδια της έναρξης των παγετώνων. Η Garity λέει ότι αυτό ήταν ένα συναρπαστικό εύρημα.
«Σε αυτή την εργασία, δείχνουμε ότι ο βαθύς Ατλαντικός συνδέεται με τις τάσεις του ατμοσφαιρικού CO2 , όπου βλέπουμε μια μείωση του ατμοσφαιρικού CO2 και μια συσσώρευση άνθρακα στον Ατλαντικό κατά τη διάρκεια κάθε σταδίου έναρξης των παγετώνων. Στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια των σταδίων λήξης, όταν το ατμοσφαιρικό CO2 αυξάνεται , βλέπουμε μια απελευθέρωση από τον Ατλαντικό», λέει η Garity.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που δείχνουμε ότι υπάρχει αυξημένη αποθήκευση άνθρακα στα νερά που προέρχονται από τον Νότιο Ωκεανό κατά την έναρξη των παγετώνων».
Η Γκάριτι επισημαίνει ότι αυτή η εργασία έχει προφανείς επιπτώσεις στο σημερινό μεταβαλλόμενο κλίμα. Περισσότερος άνθρακας στην ατμόσφαιρα σημαίνει περισσότερος άνθρακας που εισέρχεται στον ωκεανό, αλλά οι διεργασίες που συμβαίνουν σήμερα συμβαίνουν σε επιταχυνόμενη χρονική κλίμακα σε σχέση με εκείνες του παρελθόντος.
Οι μελλοντικές κατευθύνσεις για αυτό το έργο περιλαμβάνουν τη δημιουργία περισσότερων αρχείων σε διαφορετικές τοποθεσίες σε όλο τον ωκεανό, λέει η Garity.
«Θα ήταν υπέροχο αν μπορούσαμε να έχουμε ένα ακόμη ρεκόρ B/Ca σε νερό νότιας πηγής για την έναρξη των παγετώνων, επειδή το να έχουμε ένα τέτοιο είναι εξαιρετικό, αλλά θέλουμε να προσπαθήσουμε να επαληθεύσουμε ότι η ίδια τάση συμβαίνει και σε άλλες τοποθεσίες του Ατλαντικού».
Η Garity λέει ότι η βοήθεια από τους συν-συγγραφείς και τις φοιτήτριες Hope Jerris και Jacquelyn McBride του NSF Research Experience for Undergraduate (REU) βοήθησε στην πραγματοποίηση αυτής της εργασίας. Η Garity σύντομα θα ολοκληρώσει το διδακτορικό της και η Jerris ελπίζει να συνεχίσει παρόμοια εργασία σε διδακτορικό.
«Όσο περισσότερο μπορούμε να κατανοήσουμε το κλίμα στο παρελθόν, τόσο περισσότερο μπορούμε να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πώς θα αλλάξει το κλίμα στο μέλλον», λέει η Γκάριτι. «Αυτό είναι απλώς ένα ακόμη κομμάτι παζλ για να καταλάβουμε το μυστήριο των παγετώνων που διαρκεί δεκαετίες».
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα phys.org
Monica Garity et al, Progressively greater biological carbon storage in the deep Atlantic during glacial inception, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2510171122
Proceedings of the National Academy of Sciences
https://phys.org/news/2025-08-tiny-marine-protist-shells-reveal.html#google_vignette