Pagina 8 di 10
Recentemente, c'è stato un aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'aria, che porta a un cambiamento nel clima terrestre.
Il carbonio (C) nell'atmosfera si trova principalmente sotto forma di anidride carbonica (CO 2) e in piccola quantità sotto forma di metano (CH 4), monossido di carbonio e altri idrocarburi.
Per i gas dell'atmosfera terrestre viene utilizzato il concetto di "durata del gas". Questo è il tempo durante il quale il gas viene completamente rinnovato, cioè il tempo necessario affinché tutto il gas entri nell'atmosfera quanta ne contiene. Quindi, per l'anidride carbonica questa volta è di 3-5 anni, per il metano - 10-14 anni. La CO si ossida a CO 2 in pochi mesi.
Nella biosfera l'importanza del carbonio è molto alta, poiché fa parte di tutti gli organismi viventi. All'interno degli esseri viventi, il carbonio è contenuto in una forma ridotta, e all'esterno della biosfera, in una forma ossidata. Si forma così lo scambio chimico del ciclo vitale: CO 2 ↔ materia vivente.
La principale fonte di anidride carbonica sono i vulcani, durante l'eruzione dei quali un'enorme quantità di gas viene rilasciata nell'atmosfera. Parte di questa anidride carbonica deriva dalla decomposizione termica di antichi calcari in varie zone metamorfiche.
Il carbonio entra anche nell'atmosfera terrestre sotto forma di metano a seguito della decomposizione anaerobica dei residui organici. Il metano sotto l'influenza dell'ossigeno viene rapidamente ossidato ad anidride carbonica. I principali fornitori di metano nell'atmosfera sono le foreste tropicali e le paludi.
La migrazione della CO 2 avviene in due modi:
- Nel primo metodo, la CO 2 viene assorbita dall'atmosfera terrestre durante la fotosintesi e partecipa alla formazione di sostanze organiche con successiva sepoltura nella crosta terrestre sotto forma di minerali: torba, olio, scisto bituminoso.
- Nel secondo metodo, il carbonio è coinvolto nella creazione di carbonati nell'idrosfera. La CO 2 entra in H 2 CO 3, HCO 3 -1, CO 3 -2. Quindi, con la partecipazione del calcio (meno spesso magnesio e ferro), la precipitazione dei carbonati avviene in modo biogenico e abiogenico. Appaiono spessi strati di calcari e dolomiti. Secondo A.B. Ronov, il rapporto tra carbonio organico (Corg) e carbonio carbonato (Ccarb) nella storia della biosfera era 1:4.
L'anidride carbonica dall'atmosfera terrestre viene estratta dalle piante verdi attraverso il processo di fotosintesi, che viene effettuato attraverso il pigmento clorofilla che utilizza energia. radiazione solare. Le piante convertono l'anidride carbonica dall'atmosfera in carboidrati e ossigeno. I carboidrati sono coinvolti nella formazione di composti organici delle piante e l'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera.
Una piccolissima parte della sua massa totale è coinvolta nel ciclo attivo del carbonio. Un'enorme quantità di acido carbonico è conservata sotto forma di calcari fossili e altre rocce. Tra l'anidride carbonica dell'atmosfera terrestre e l'acqua dell'oceano, a sua volta, c'è un equilibrio mobile.
A causa dell'alto tasso di riproduzione, gli organismi vegetali (in particolare i microrganismi inferiori e il fitoplancton marino) producono circa 1,5-10 11 tonnellate di carbonio sotto forma di materia organica all'anno, che corrisponde a 5,86-10 20 J (1,4-10 20 cal) di energia.
Le piante vengono parzialmente mangiate dagli animali, durante la cui morte si deposita la materia organica sotto forma di sapropel, humus, torba, che, a loro volta, danno origine a molti altri caustobioliti: carbone, petrolio, gas combustibili.
Nei processi di decomposizione delle sostanze organiche, la loro mineralizzazione, i batteri (ad esempio i putrefattivi) e molti funghi (ad esempio le muffe) svolgono un ruolo enorme.
Le principali riserve di carbonio sono allo stato legato (principalmente nella composizione dei carbonati) nelle rocce sedimentarie della Terra, una parte significativa è disciolta nelle acque dell'oceano e una parte relativamente piccola è presente nell'aria.
Il rapporto tra le quantità di carbonio nella litosfera, nell'idrosfera e nell'atmosfera terrestre, secondo i calcoli aggiornati, è 28570: 57: 1.
L'anidride carbonica viene rilasciata nell'atmosfera terrestre:
- nel processo di respirazione degli organismi viventi e nella decomposizione dei loro cadaveri, il decadimento dei carbonati, i processi di fermentazione, decomposizione e combustione;
- piante verdi, durante il giorno assorbono anidride carbonica dall'atmosfera nel processo di fotosintesi, di notte una parte di essa viene restituita;
- come risultato dell'attività dei vulcani, i cui gas sono costituiti principalmente da anidride carbonica e vapore acqueo. Il vulcanismo moderno porta in media al rilascio di 2 10 8 tonnellate di CO 2 all'anno, che è meno dell'1% di quella antropogenica emissioni (da attività umane);
- come risultato dell'attività umana industriale, che negli ultimi anni ha occupato un posto speciale nel ciclo del carbonio. La combustione in massa di combustibili fossili porta ad un aumento del contenuto di carbonio nell'atmosfera, poiché solo il 57% dell'anidride carbonica prodotta dall'uomo viene trasformata dalle piante e assorbita dall'idrosfera. La massiccia deforestazione porta anche ad un aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'aria.
Questo era l'articolo Anidride carbonica nell'atmosfera terrestre. ". Leggi oltre: « Argon nella composizione dell'atmosfera terrestre: il contenuto nell'atmosfera è dell'1%.«
Ricercatori presso la Scripps Institution of Oceanography dell'Università della California, San Diego segnalato USA Today che il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre ha raggiunto il livello più alto degli ultimi 800.000 anni. Ora sono 410 ppm (parti per milione). Ciò significa che in ogni metro cubo di aria l'anidride carbonica occupa un volume di 410 ml.
L'anidride carbonica, o anidride carbonica, svolge un'importante funzione nell'atmosfera del nostro pianeta: fa passare parte della radiazione solare, che riscalda la Terra. Tuttavia, poiché il gas assorbe anche il calore emesso dal pianeta, contribuisce all'effetto serra. Questo è considerato il fattore principale del riscaldamento globale.
Il costante aumento del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera iniziò con la rivoluzione industriale. Prima di allora, la concentrazione non aveva mai superato i 300 ppm. Ad aprile di quest'anno è stata fissata la media più alta degli ultimi 800 mila anni. La prima volta che una cifra di 410 ppm è stata registrata in una stazione di monitoraggio della qualità dell'aria alle Hawaii nell'aprile 2017, ma poi è stata piuttosto fuori dall'ordinario. Ad aprile 2018, questo punteggio è diventato la media dell'intero mese. La concentrazione di anidride carbonica è aumentata del 30% dall'inizio delle osservazioni dei ricercatori della Scripps Institution.
Lo scienziato Ralph Keeling della Scripps Institution, capo del programma di ricerca sulla CO2, ritiene che la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera continui ad aumentare a causa del fatto che stiamo costantemente bruciando carburante. La lavorazione di petrolio, gas e carbone rilascia nell'atmosfera gas serra come anidride carbonica e metano. I gas hanno causato l'aumento della temperatura terrestre nell'ultimo secolo a livelli che non possono essere spiegati dalla variabilità naturale. Questo è un fatto noto da tempo, ma nessuno sta prendendo provvedimenti per rimediare in qualche modo alla situazione.
A sua volta, l'Organizzazione meteorologica mondiale ha affermato che l'aumento dei gas serra contribuisce al cambiamento climatico e rende "il pianeta più pericoloso e inospitale per le generazioni future". Il problema deve essere affrontato a livello globale e risolto il prima possibile.
Se trovi un errore, evidenzia un pezzo di testo e fai clic Ctrl+Invio.
L'attività umana ha già raggiunto una scala tale che il contenuto totale di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre ha raggiunto i valori massimi consentiti. I sistemi naturali - terra, atmosfera, oceano - sono sotto l'influenza distruttiva.
Ad esempio, questi includono fluorocloroidrocarburi. Queste impurità gassose emettono e assorbono la radiazione solare, che influisce sul clima del pianeta. Insieme, la CO 2 , altri composti gassosi che finiscono nell'atmosfera, sono chiamati gas serra.
Ha avvertito che un aumento del volume di carburante bruciato potrebbe portare a una violazione del bilancio delle radiazioni della Terra.
Oggi, più anidride carbonica entra nell'atmosfera quando il carburante viene bruciato, e anche a causa dei cambiamenti che si verificano in natura a causa della deforestazione e dell'aumento dei terreni agricoli.
Un aumento dell'anidride carbonica nell'atmosfera provoca un effetto serra. Se il monossido di carbonio (IV) è trasparente durante la radiazione solare a onde corte, assorbe la radiazione a onde lunghe, irradiando energia in tutte le direzioni. Di conseguenza, il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera aumenta in modo significativo, la superficie della Terra si riscalda e gli strati inferiori dell'atmosfera diventano caldi. Con un successivo aumento della quantità di anidride carbonica, il cambiamento climatico globale è possibile.
Ecco perché è importante prevedere la quantità totale di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre.
Tra questi ci sono le emissioni industriali. Il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera è in aumento a causa delle emissioni antropiche. La crescita economica dipende direttamente dalla quantità di risorse naturali bruciate, poiché molte industrie sono imprese ad alta intensità energetica.
I risultati di studi statistici indicano che dalla fine del secolo scorso in molti paesi si è verificata una diminuzione dei costi energetici specifici con un aumento significativo dei prezzi dell'elettricità.
Il suo uso efficace si ottiene attraverso l'ammodernamento del processo tecnologico, dei veicoli, l'uso di nuove tecnologie nella costruzione di officine di produzione. Alcuni paesi industrializzati sviluppati sono passati dallo sviluppo delle industrie di trasformazione e delle materie prime allo sviluppo di quelle aree impegnate nella fabbricazione del prodotto finale.
Nelle grandi aree metropolitane con una forte base industriale, le emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera sono significativamente più elevate, poiché la CO 2 è spesso un sottoprodotto di industrie le cui attività soddisfano i bisogni dell'istruzione e della medicina.
Nei paesi in via di sviluppo, un aumento significativo dell'uso di carburante di alta qualità per 1 abitante è considerato un fattore importante nella transizione verso un tenore di vita più elevato. L'idea avanzata è che la continua crescita economica e il miglioramento del tenore di vita sono possibili senza aumentare la quantità di carburante bruciato.
A seconda della regione, il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera varia dal 10 al 35%.
Cominciamo dal fatto che l'energia non viene prodotta solo per il gusto di riceverla. Nei paesi industrializzati, la maggior parte viene utilizzata nell'industria, per il riscaldamento e il raffreddamento di edifici e per i trasporti. Studi condotti da importanti centri di ricerca hanno dimostrato che l'utilizzo di tecnologie di risparmio energetico può portare a una significativa riduzione delle emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre.
Ad esempio, gli scienziati sono stati in grado di calcolare che se gli Stati Uniti passassero a tecnologie a minor consumo energetico nella produzione di beni di consumo, ciò ridurrebbe del 25% la quantità di anidride carbonica che entra nell'atmosfera. Su scala mondiale, ciò ridurrebbe del 7% il problema dell'effetto serra.
Analizzando il problema delle emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre, notiamo che il carbonio, che ne fa parte, è vitale per l'esistenza degli organismi biologici. La sua capacità di formare catene di carbonio complesse (legami covalenti) porta alla comparsa di molecole proteiche necessarie alla vita. Il ciclo biogenico del carbonio è un processo complesso, poiché coinvolge non solo il funzionamento degli esseri viventi, ma anche il trasferimento di composti inorganici tra diversi serbatoi di carbonio, nonché al loro interno.
Questi includono l'atmosfera, la massa continentale, compresi i suoli, così come l'idrosfera, la litosfera. Negli ultimi due secoli sono stati osservati cambiamenti nei flussi di carbonio nel sistema biosfera-atmosfera-idrosfera, che nella loro intensità superano significativamente la velocità dei processi geologici di trasferimento di questo elemento. Ecco perché è necessario limitarsi a considerare le relazioni all'interno del sistema, compreso il suolo.
A partire dalla metà del secolo scorso iniziarono ad essere condotti seri studi sulla determinazione del contenuto quantitativo di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre. Il pioniere di tali calcoli è stato Killing, che lavora presso il famoso osservatorio Mauna Loa.
Un'analisi delle osservazioni ha mostrato che i cambiamenti nella concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera sono influenzati dal ciclo della fotosintesi, dalla distruzione delle piante sulla terraferma e dal cambiamento annuale della temperatura negli oceani. Durante gli esperimenti, è stato possibile scoprire che il contenuto quantitativo di anidride carbonica nell'emisfero settentrionale è significativamente più alto. Gli scienziati hanno suggerito che ciò sia dovuto al fatto che la maggior parte del reddito antropico ricade su questo emisfero.
Per l'analisi, sono stati presi senza metodi speciali; inoltre, non sono stati presi in considerazione gli errori relativi e assoluti dei calcoli. Grazie all'analisi delle bolle d'aria contenute nei nuclei glaciali, i ricercatori sono stati in grado di stabilire dati sul contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre nell'intervallo 1750-1960.
Negli ultimi secoli si sono verificati cambiamenti significativi negli ecosistemi continentali, il motivo è stato l'aumento dell'impatto antropico. Con un aumento del contenuto quantitativo di anidride carbonica nell'atmosfera del nostro pianeta, aumenta l'effetto serra, che influisce negativamente sull'esistenza degli organismi viventi. Ecco perché è importante passare a tecnologie di risparmio energetico che consentano di ridurre le emissioni di CO 2 nell'atmosfera.
Composizione chimica
L'atmosfera terrestre si è formata a seguito del rilascio di gas durante le eruzioni vulcaniche. Con l'avvento degli oceani e della biosfera, si è formata anche a causa dello scambio di gas con acqua, piante, animali e dei loro prodotti di decomposizione nei suoli e nelle paludi.
Attualmente l'atmosfera terrestre è costituita principalmente da gas e varie impurità (polvere, gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio, sali marini, prodotti della combustione).
La concentrazione dei gas che compongono l'atmosfera è pressoché costante, ad eccezione dell'acqua (H 2 O) e dell'anidride carbonica (CO 2).
Oltre ai gas indicati nella tabella, l'atmosfera contiene SO 2, NH 3, CO, ozono, idrocarburi, HCl, HF, vapore di Hg, I 2, nonché NO e molti altri gas in piccole quantità. Nella troposfera è costantemente presente una grande quantità di particelle solide e liquide in sospensione (aerosol).
Anidride carbonica nell'atmosfera terrestre, a partire dal 2011, è presentato nella quantità di 392 ppm o 0,0392%. Il ruolo dell'anidride carbonica ( CO 2 , biossido o diossido di carbonio) nella vita della biosfera consiste principalmente nel mantenimento del processo di fotosintesi, che viene svolto dalle piante. Essendo un gas serra, l'anidride carbonica nell'aria influisce sullo scambio termico del pianeta con lo spazio circostante, bloccando efficacemente il calore irradiato a più frequenze, e partecipando così alla formazione del clima del pianeta.
In connessione con l'uso attivo da parte dell'umanità di vettori energetici fossili come combustibile, vi è un rapido aumento della concentrazione di questo gas nell'atmosfera. Per la prima volta l'influenza antropica sulla concentrazione di anidride carbonica è stata notata dalla metà del 19° secolo. Da quel momento, il suo tasso di crescita è aumentato e alla fine degli anni 2000 si è verificato a un tasso di 2,20 ± 0,01 ppm/anno, o 1,7% all'anno. Secondo studi separati, l'attuale livello di CO 2 nell'atmosfera è il più alto degli ultimi 800 mila anni e, forse, degli ultimi 20 milioni di anni.
Ruolo nell'effetto serra
Nonostante la sua concentrazione relativamente bassa nell'aria, la CO 2 è una componente importante dell'atmosfera terrestre perché assorbe e irradia nuovamente la radiazione infrarossa a varie lunghezze d'onda, inclusa la lunghezza d'onda di 4,26 µm (modalità vibrazionale - allungamento asimmetrico della molecola) e 14,99 µm (fluttuazioni di flessione). Questo processo esclude o riduce la radiazione della Terra nello spazio a queste lunghezze d'onda, che porta all'effetto serra. L'attuale variazione della concentrazione di CO 2 atmosferica interessa le bande di assorbimento, dove la sua attuale influenza sullo spettro di riemissione terrestre porta ad un assorbimento solo parziale.
Oltre alle proprietà serra dell'anidride carbonica, è significativo anche il fatto che sia un gas più pesante dell'aria. Poiché la massa molare relativa media dell'aria è 28,98 g / mol e la massa molare della CO 2 è 44,01 g / mol, un aumento della proporzione di anidride carbonica porta ad un aumento della densità dell'aria e, di conseguenza, a un cambiamento nella il suo profilo di pressione a seconda dell'altezza. A causa della natura fisica dell'effetto serra, un tale cambiamento nelle proprietà dell'atmosfera porta ad un aumento della temperatura media superficiale.
In generale, un aumento della concentrazione da un livello preindustriale di 280 ppm a un moderno 392 ppm equivale a un rilascio aggiuntivo di 1,8 watt per metro quadrato della superficie del pianeta. Questo gas ha anche la proprietà unica di avere un impatto a lungo termine sul clima, che, dopo la cessazione dell'emissione che lo ha causato, rimane sostanzialmente costante fino a mille anni. Altri gas serra, come il metano e il protossido di azoto, esistono liberi nell'atmosfera per un tempo più breve.
Fonti di anidride carbonica
Le fonti naturali di anidride carbonica nell'atmosfera includono eruzioni vulcaniche, combustione di materia organica nell'aria e respirazione di rappresentanti del mondo animale (organismi aerobici). Inoltre, l'anidride carbonica è prodotta da alcuni microrganismi come risultato del processo di fermentazione, della respirazione cellulare e nel processo di decomposizione dei resti organici nell'aria. Le fonti antropogeniche di emissioni di CO 2 nell'atmosfera includono: la combustione di combustibili fossili per generare calore, generare elettricità e trasportare persone e merci. Alcune attività industriali, come la produzione di cemento e l'utilizzo dei gas mediante flaring, comportano notevoli emissioni di CO 2 .
Le piante convertono l'anidride carbonica che ricevono in carboidrati durante la fotosintesi, che viene effettuata attraverso il pigmento clorofilla, che utilizza l'energia della radiazione solare. Il gas risultante, l'ossigeno, viene rilasciato nell'atmosfera terrestre e utilizzato per la respirazione da organismi eterotrofi e altre piante, formando così il ciclo del carbonio.
Emissione antropogenica
Emissione di carbonio nell'atmosfera a seguito del ballo di fine anno. attività nel 1800 - 2004
Con l'avvento della rivoluzione industriale, a metà del XIX secolo, si assiste ad un progressivo aumento delle emissioni antropiche di anidride carbonica nell'atmosfera, che porta ad uno squilibrio nel ciclo del carbonio e ad un aumento della concentrazione di CO 2. Attualmente, circa il 57% dell'anidride carbonica prodotta dall'uomo viene rimossa dall'atmosfera dalle piante e dagli oceani. Il rapporto tra l'aumento della quantità di CO 2 nell'atmosfera e la CO 2 totale emessa è un valore costante di circa il 45% e subisce fluttuazioni e fluttuazioni a breve termine con un periodo di cinque anni.
La combustione di combustibili fossili come carbone, petrolio e gas naturale è la principale causa di emissioni di CO 2 di origine antropica, la deforestazione è la seconda causa principale. Nel 2008 la combustione di combustibili fossili ha rilasciato nell'atmosfera 8,67 miliardi di tonnellate di carbonio (31,8 miliardi di tonnellate di CO 2 ), mentre nel 1990 l'emissione annuale di carbonio era di 6,14 miliardi di tonnellate. L'inventario delle foreste per uso del suolo ha comportato un aumento dell'anidride carbonica atmosferica equivalente alla combustione di 1,2 miliardi di tonnellate di carbone nel 2008 (1,64 miliardi di tonnellate nel 1990). L'aumento cumulativo in 18 anni è del 3% del ciclo naturale annuale di CO 2, che è sufficiente per sbilanciare il sistema e causare un rapido aumento dei livelli di CO 2. Di conseguenza, l'anidride carbonica si è gradualmente accumulata nell'atmosfera e nel 2009 la sua concentrazione è stata del 39% superiore al valore preindustriale.
Pertanto, nonostante (a partire dal 2011) l'emissione antropica totale di CO 2 non superi l'8% del suo ciclo naturale annuo, si registra un aumento della concentrazione dovuto non solo al livello delle emissioni antropiche, ma anche alla costante aumento del livello delle emissioni nel tempo.
Negli ultimi tre milioni di anni, la Terra ha subito molte fluttuazioni ritmiche, entrando e uscendo dalle ere glaciali nei cosiddetti cicli di Milankovitch (dal nome dell'astrofisico serbo). I cicli di Milankovitch nell'orbita terrestre cambiano l'angolo e la quantità di luce solare che colpisce la superficie del nostro pianeta. Ma queste oscillazioni climatiche sarebbero molto minori se non fosse per l'effetto amplificante dei cambiamenti nelle concentrazioni di gas serra. I registri climatici come i blocchi di ghiaccio ci mostrano esattamente come queste concentrazioni di gas cambiano nel tempo, poiché contengono bolle di aria antica. Sta a noi capire i motivi per cui i gas serra entrano nell'atmosfera e scompaiono da essa. Ad esempio, dove è scomparsa tutta l'anidride carbonica dall'atmosfera quando i periodi caldi hanno lasciato il posto ai periodi glaciali?
Il principale sospettato è l'Oceano Antartico. L'acqua ricca di anidride carbonica sale in superficie e la scambia con l'atmosfera. Se questa ventilazione rallenta, il livello di anidride carbonica nell'atmosfera diminuirà. La diminuzione della risalita in acque profonde causata da una copertura di acqua meno densa al largo delle coste dell'Antartide, ad esempio, potrebbe spiegare il calo dell'anidride carbonica a 40 ppm da circa 100 ppm durante le ultime glaciazioni.
Tuttavia, molti fattori rimangono non presi in considerazione. Alla fine degli anni '80, gli oceanografi hanno risolto uno degli enigmi. Hanno trovato regioni dell'oceano in cui erano presenti molti dei nutrienti critici azoto e fosforo, ma la produttività della fotosintesi era bassa. Cosa ha mantenuto il fitoplancton? Fornitura limitata di ferro.
Il ferro nella polvere sospesa nell'aria può essere trasportato su lunghe distanze dalle regioni aride; quando viene rilasciato nell'oceano, alimenta la crescita del fitoplancton marino. John H. Martin e i suoi colleghi hanno suggerito che questo spiega dove va parte dell'anidride carbonica durante le ere glaciali. Se più polvere e ferro entrano negli oceani, una maggiore attività biologica potrebbe attirare carbonio nelle profondità oceaniche.
Le calotte glaciali antartiche durante le ere glaciali contenevano grandi quantità di polvere nell'aria, gran parte della quale si ritiene provenisse dalla Patagonia in Sud America. La vasta pianura di roccia sedimentaria che emerge da sotto un ghiacciaio in scioglimento è una fonte ideale di polvere. Ciò è particolarmente vero in Patagonia, dove i venti sono forti e le precipitazioni durante l'era glaciale sono state particolarmente pronunciate. Più grandi sono i ghiacciai qui, più polvere viene prodotta nell'aria che soffia attraverso l'Oceano Antartico.
La crescita del fitoplancton, "fertilizzato" da tutto questo ferro, sposterà l'anidride carbonica dall'atmosfera alle profondità oceaniche. L'anidride carbonica, o meglio parte di essa, assorbe il fitoplancton nel processo di fotosintesi, ricevendo energia e materiale per la crescita cellulare. Quando muore e affonda sul fondo, porta con sé il carbonio.
I tentativi di testare la teoria sono stati fatti nel corso degli anni, ma i risultati sono stati vaghi. Si basavano principalmente sul fatto che il fitoplancton probabilmente utilizza molecole di nitrato contenenti azoto con 14 atomi (l'isotopo più comune) e non azoto-15. L'esatto rapporto tra azoto-15 e azoto-14 nel fitoplancton dipende dalla quantità di nitrato disponibile, se c'è una carenza viene utilizzato uno dei due isotopi. Se una parte dell'oceano affamata di ferro viene fertilizzata dalla polvere nell'aria, verrà utilizzata più nitrato e la concentrazione diminuirà. Quindi il rapporto isotopico dell'azoto (che può essere registrato nel sedimento) ci dice quanto nitrato è stato utilizzato.
Un nuovo studio condotto da Alfredo Martínez-Garcia all'ETH di Zurigo fornisce un test ancora migliore dell'ipotesi della fertilizzazione del ferro. I progressi tecnologici hanno consentito ai ricercatori di misurare gli isotopi di azoto nei gusci di plancton fatti di carbonato di calcio, chiamati foraminiferi, nei nuclei di sedimenti del fondo marino. Studi precedenti hanno analizzato le diatomee o il sedimento stesso. In entrambi i casi vi erano fattori che complicavano l'analisi, complicando l'interpretazione dei risultati. I ricercatori hanno anche estratto dal vento record di fotosintesi e produttività del ferro, che coprono un periodo di 160.000 anni.
La correlazione tra isotopi di azoto e ferro era piuttosto forte. Il contenuto di ferro è aumentato con il raffreddamento del clima durante l'ultima glaciazione, la fonte era il vento della Patagonia e la concentrazione di nitrati sulla superficie dell'oceano sembra essere diminuita. L'analisi ha anche mostrato livelli più elevati di fotosintesi durante quei periodi.
I dati indicano un impatto ben definito della fertilizzazione del ferro, che porterebbe più carbonio dall'atmosfera nelle profondità oceaniche. Lo stesso processo ha avuto luogo anche in periodi di tempo più brevi, contribuendo ai cambiamenti di CO 2 con fluttuazioni climatiche minori che sono durate solo poche migliaia di anni.
Registrazioni come queste aiutano a chiarire il ruolo dell'Oceano Antartico tra le altre parti del sistema climatico che trasformano i cicli orbitali di Milankovitch in cambiamenti climatici significativi.
