Een transatlantische vlucht kan Saharazand omzetten in een sleutelvoedingsstof in de oceaan

Terwijl stof van de Sahara duizenden kilometers over de Atlantische Oceaan waait, wordt het volgens een nieuw onderzoek steeds voedzamer voor mariene microben.

Chemische reacties in de atmosfeer werken op ijzermineralen in het stof, waardoor ze meer in water oplosbaar worden en een essentiële voedingsbron creëren voor de ijzerarme zeeën, zo melden onderzoekers op 20 september in Frontiers in Marine Science.

Stofwolken die zich vestigen op de Atlantische Oceaan kunnen fytoplanktonbloei veroorzaken die mariene ecosystemen ondersteunt, zegt Timothy Lyons, een biogeochemist aan de Universiteit van Californië, Riverside. "Ijzer is ontzettend belangrijk voor leven," zegt hij. Fytoplankton hebben het nodig om kooldioxide om te zetten in suikers tijdens fotosynthese.

Help ons verbeteren door onze enquête voor lezers met 15 vragen in te vullen.

Door verder onderzoek naar stoftransport en chemische reacties in de atmosfeer zouden wetenschappers beter kunnen begrijpen waarom bepaalde delen van de oceanen biologische hotspots zijn voor fytoplankton en vis.

Meer dan 240 miljoen metrieke ton Saharastof waait elk jaar over de Atlantische Oceaan. Op Bermuda, de Bahama's en andere eilanden kleurt het de bodems rood. Maar het meeste vestigt zich in de oceaan, waardoor het een belangrijke bron van ijzer is voor gebieden die te ver van land liggen om het van rivieren te ontvangen.

Lyons en marien geoloog Jeremy Owens, destijds ook aan de UC Riverside, waren op zoek naar een ander stofvraagstuk: waren de soorten stof die zich vestigden op de Atlantische Oceaan de afgelopen 120.000 jaar veranderd? Ze analyseerden op mineralen gebaseerd stof in vier kernen die van de modderige zeebodem waren gehaald - twee in de oostelijke Atlantische Oceaan bij Afrika, en twee verder naar het westen bij Noord-Amerika.

Wat ze vonden leidde tot een andere onderzoeksrichting.

In stof en bodems over de hele wereld is ongeveer 40 procent van het ijzer normaal aanwezig in "reactieve" mineralen zoals pyriet of carbonaten. Dit soort ijzer kan worden afgebroken door zwakke zuren en mogelijk worden gebruikt door leven. In de kernmonsters van de bodem van de Atlantische Oceaan was slechts ongeveer 9 procent van het ijzer in de stofmineralen die verder naar het westen waren genomen, opgebouwd uit reactief ijzermineralen, in vergelijking met ongeveer 18 procent in stofmineralen die dichter bij Afrika waren genomen. Dat, zegt Lyons, was "de grote verrassing."

Hij en Owens, nu aan de Florida State University in Tallahassee, concludeerden dat gedurende de transatlantische vlucht van het stof van enkele dagen steeds meer van het reactieve ijzer ervan veranderde - aangevallen door zuren en ultraviolette straling, waardoor de mineralen uit elkaar werden gehaald.

"Er zijn fotochemische transformaties die het ijzer meer oplosbaar maken" in water, zegt Lyons. Naarmate dat aangepaste ijzer later in de oceaan terechtkomt, lost het op - en wordt opgegeten door fytoplankton. Het enige reactieve ijzer dat de zeebodem bereikt, is het spul dat niet werd veranderd tijdens het luchttransport, en later niet werd opgegeten. Hun resultaten suggereren dat hoe verder de woestijnstof vliegt, hoe minder van dat ijzer overblijft.

Door fytoplanktonbloei te veroorzaken, kan uit stof afgeleid ijzer ook kleine vissen en andere dieren voeden die zich voeden met plankton, evenals de roofdieren die de grazers eten. Een recent onderzoek suggereerde dat Atlantische bonitomakrelen, een belangrijke commerciële vis, worden aangetrokken tot gebieden waar Saharastof zich heeft gevestigd.

De nieuwe resultaten zijn aannemelijk omdat eerdere studies hebben aangetoond dat ijzermineralen in de atmosfeer reageren, zegt Natalie Mahowald, een atmosfeerwetenschapper die stof bestudeert aan de Cornell Universiteit. Hun conclusie "sluit aan bij wat ik dacht dat er gebeurde," zegt ze.

Maar ze merkt op dat Saharastof niet de enige mogelijke bron van dat ijzer is: de monsters kwamen ver genoeg naar het noorden in de Atlantische Oceaan dat een deel van hun ijzer afkomstig had kunnen zijn van rook, afkomstig van bosbranden in Noord-Amerika in de afgelopen 120.000 jaar, zegt ze.

Het identificeren van een stofbron diep begraven in de zeebodem kan een uitdaging zijn. Maar Owens en Lyons probeerden de stofhandtekening te identificeren door de verhoudingen van ijzer tot aluminium en de verhouding van lichte ijzeratomen tot zware ijzeratomen in hun monsters te meten. Beide metingen kwamen ruwweg overeen met het soort stof dat uit de Sahara komt, ontdekten ze. Het zou in de toekomst mogelijk kunnen zijn om sediment van meer locaties in de Atlantische Oceaan te analyseren, wat een duidelijker beeld zou kunnen geven van hoe stof over de oceaan is gewaaid en chemisch is veranderd.