Lot transatlantycki może zmienić saharyjski pył w kluczowy składnik odżywczy oceanu

Piasek z Sahary unoszący się na tysiące kilometrów przez Ocean Atlantycki staje się coraz bardziej pożywny dla mikrobów morskich, sugeruje nowe badanie.

Reakcje chemiczne w atmosferze trawią minerały żelazne w pyłach, sprawiając, że stają się one bardziej rozpuszczalne w wodzie i tworzą kluczowe źródło składników odżywczych dla mórz pozbawionych żelaza - donoszą badacze 20 września w "Frontiers in Marine Science".

Chmury pyłów osiadające na Atlantyku mogą wywoływać zakwity fitoplanktonu wspierające ekosystemy morskie - mówi Timothy Lyons, biogeochemik z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside. "Żelazo jest niezwykle ważne dla życia", mówi. Fitoplankton potrzebuje go do przekształcania dwutlenku węgla w cukry podczas fotosyntezy.

Pomóż nam się poprawić, wypełniając naszą ankietę czytelniczą zawierającą 15 pytań.

Poprzez dalsze badanie transportu pyłów i reakcji chemicznych w atmosferze, naukowcy mogliby lepiej zrozumieć, dlaczego pewne obszary oceanów są biologicznymi miejscami intensywnego życia dla fitoplanktonu i ryb.

Ponad 240 milionów metrycznych ton pyłu saharyjskiego unoszą się nad Oceanem Atlantyckim każdego roku. Na Bermudach, Bahamach i innych wyspach powoduje on czerwienie gleb. Jednak znaczna część z nich osiada na oceanie, stanowiąc główne źródło żelaza dla obszarów zbyt daleko od lądu, by otrzymać je od rzek.

Lyons i geolog morski Jeremy Owens, wówczas również z UC Riverside, postanowili odpowiadać na inne pytanie dotyczące pyłu: Czy rodzaje pyłów osiadających na Atlantyku zmieniały się w ciągu ostatnich 120 000 lat? Zanalizowali minerały pochodzące z pyłów z czterech rdzeni wyjętych z błotnistego dna morskiego - dwa z wschodniego Atlantyku w pobliżu Afryki i dwa z dalej na zachód w pobliżu Ameryki Północnej.

To, co znaleźli, spowodowało inny kierunek badań.

W pyłach i glebach na całym świecie, około 40 procent żelaza jest zwykle obecne w minerałach "reaktywnych", takich jak piryt lub węglany. Ten rodzaj żelaza może być rozłożony przez słabe kwasy i potencjalnie wykorzystywany przez życie. W próbkach rdzeni ze dna Atlantyku zaledwie około 9 procent żelaza w badanych minerałach z dala na zachód składało się z minerałów żelaza reaktywnego, w porównaniu do około 18 procent w minerałach żelaznych z pobliża Afryki. To, mówi Lyons, było "dużym zaskoczeniem".

On i Owens, obecnie na Florydzie State University w Tallahassee, doszli do wniosku, że podczas kilkudniowego lotu transatlantyckiego, coraz więcej reaktywnego żelaza w pyłach było zmieniane - atakowane przez kwasy i promieniowanie ultrafioletowe, które oddzielały minerały.

"Są przemiany fotochemiczne, które zwykle sprawiają, że żelazo staje się bardziej rozpuszczalne" w wodzie, mówi Lyons. Kiedy to zmodyfikowane żelazo później osiada w oceanie, rozpuszcza się - i jest pochłaniane przez fitoplankton. Tylko reaktywne żelazo, które dociera na dno morza, to to, które nie zostało zmienione podczas transportu powietrznego i nie zostało później pochłonięte. Ich wyniki sugerują, że im dalej pustynny pył frunie, tym mniej tego żelaza pozostaje.

Tworząc zakwity fitoplanktonu, pochodzące z pyłu żelazo może także odżywiać małe ryby i inne zwierzęta pasące się na planktonie, jak również drapieżniki zjadające roślinożerców. Ostatnie badania sugerują, że tuńczyk błękitnopłetwy atlantycki, ważna ryba komercyjna, przyciągają do obszarów, gdzie osiadł pył saharyjski.

Nowe wyniki są prawdopodobne, ponieważ wcześniejsze badania wykazały, że minerały żelaza reagują w atmosferze - mówi Natalie Mahowald, naukowiec atmosferyczny zajmujący się pyłem na Uniwersytecie Cornell. Ich wniosek "idzie w parze z tym, co myślałem, że się dzieje," mówi.

Jednak zaznacza, że pył saharyjski nie jest jedynym możliwym źródłem tego żelaza: Próbkę pobrano na tyle na północ od Atlantyku, że część ich żelaza mogła pochodzić z dymu ze stanów zapalnych w Ameryce Północnej w ciągu ostatnich 120 000 lat, dodaje.

Ustalenie źródła pyłu zagrzebanego głęboko w dnie morskiej może być trudne. Ale Owens i Lyons próbowali zidentyfikować odcisk palca pyłu, mierząc stosunki żelaza do glinu oraz stosunek lekkich atomów żelaza do ciężkich atomów żelaza w ich próbkach. Oba pomiary były mniej więcej zgodne z rodzajem pyłu pochodzącego z Sahary - stwierdzili. W przyszłości możliwe może być analizowanie osadów z więcej miejsc na Atlantyku, co pozwoli na bardziej klarowne zobrazowanie, jak pył przenosił się przez ocean i zmieniał się chemicznie.