Amprenta carbonului uman nu mai este doar o urmă chimică observabilă în atmosferă sau în apele de la suprafață. Un nou studiu arată că semnătura emisiilor provenite din arderea combustibililor fosili poate fi identificată în numeroase mase de apă din Atlanticul de Nord, inclusiv la adâncimi de mii de metri.
Descoperirea oferă o imagine surprinzător de clară asupra modului în care activitatea industrială modifică un sistem natural ale cărui mișcări se desfășoară pe scări de timp mult mai lungi decât cele ale vieții umane.
Oceanul păstrează urmele Revoluției Industriale
Atunci când cărbunele, petrolul și gazele naturale sunt arse, carbonul eliberat ajunge în atmosferă sub formă de dioxid de carbon. O parte din acest carbon este absorbită ulterior de oceane, unde este transportată prin curenți, circulația pe verticală și procesele de formare a apelor adânci. Astfel, o parte din semnalul chimic al emisiilor industriale poate fi purtată departe de suprafață și păstrată în interiorul oceanului timp de decenii sau chiar secole.
Pentru a urmări această călătorie, cercetătorii au analizat raportul dintre doi izotopi ai carbonului, carbon-12 și carbon-13. Combustibilii fosili conțin, în general, o proporție mai mare de carbon-12 în raport cu carbon-13 decât atmosfera și ecosistemele naturale. Pe măsură ce carbonul fosil se amestecă în circuitul global al carbonului, raportul izotopic natural se modifică. Această schimbare este cunoscută sub numele de efectul Suess și poate funcționa ca o adevărată semnătură chimică a activității umane.
Cum a fost urmărit carbonul fosil în ocean
Studiul, publicat în revista Geophysical Research Letters, s-a bazat pe probe de apă colectate în expediții oceanografice desfășurate în 2017 și 2018, la bordul navei de cercetare MARIA S. MERIAN. Traseul a traversat Atlanticul de Nord în apropierea paralelei de 48° latitudine nordică, oferind cercetătorilor posibilitatea de a compara mai multe mase de apă și diferite adâncimi.
Pentru a estima cât timp a trecut de la ultima expunere a apei la atmosferă, echipa a folosit și măsurători mai vechi ale hexafluorurii de sulf, cunoscută prin formula SF₆. Acest gaz este produs de activități umane și pătrunde în ocean din atmosferă. Deoarece concentrația sa oferă indicii despre contactul recent dintre apă și atmosferă, el poate ajuta la interpretarea semnalului izotopic al carbonului.
Rezultatele au fost remarcabile. Cercetătorii au identificat modificări asociate efectului Suess în aproape toate masele de apă examinate, deși intensitatea semnalului varia considerabil. Apele mai tinere, care au intrat relativ recent în contact cu atmosfera, păstrau cele mai clare dovezi ale carbonului fosil. În schimb, în masele de apă foarte vechi, izolate de atmosferă timp de sute de ani, semnalul era extrem de slab sau chiar absent.
O semnătură industrială la 2.000 de metri adâncime
În partea de vest a Atlanticului de Nord, cercetătorii au observat modificări ale raportului izotopic de aproximativ 0,3–0,6‰ față de condițiile preindustriale în apele din Marea Labradorului și în curenții care trec prin Strâmtoarea Danemarcei înainte de a se scufunda în oceanul profund. Aceste valori pot părea mici, dar reprezintă diferențe măsurabile într-un sistem chimic extrem de complex.
Unul dintre cele mai interesante rezultate a fost identificarea semnalului industrial într-un vârtej oceanic din Marea Labradorului. Acesta transportase apa cu semnătura carbonului fosil până la aproximativ 2.000 de metri adâncime. Descoperirea arată că amprenta carbonului uman în ocean nu este limitată la zonele de coastă sau la stratul superficial, ci poate fi purtată de dinamica oceanică în regiuni mult mai îndepărtate de atmosferă.
Ce ne spune carbonul despre vârsta apelor oceanice
Oceanul nu este un rezervor uniform. Apele de suprafață schimbă permanent gaze cu atmosfera, iar unele dintre ele sunt transportate ulterior spre adâncime, unde pot rămâne izolate pentru perioade foarte lungi. Prin urmare, cantitatea de carbon antropogenic dintr-o anumită masă de apă depinde nu doar de cantitatea de dioxid de carbon absorbită, ci și de momentul în care apa a intrat ultima dată în contact cu atmosfera și de traseul parcurs ulterior.
Această relație transformă izotopii carbonului într-un instrument de cercetare a circulației oceanice. Semnalul industrial nu indică doar prezența carbonului fosil, ci oferă și informații despre modul în care apa se deplasează prin Atlanticul de Nord. Cu cât apa este mai recent conectată la atmosferă, cu atât amprenta este mai ușor de detectat. În schimb, apele foarte vechi păstrează mai puțin din semnalul schimbărilor atmosferice recente.
Când activitatea umană devine parte din arhiva geologică
Poate cea mai interesantă implicație a studiului este că semnătura carbonului industrial nu se oprește în apa oceanului. Ea poate ajunge și în sedimentele de pe fundul mării, unde rămășițele unor organisme microscopice păstrează urmele modificărilor chimice ale mediului.
Foraminiferele, organisme marine unicelulare care își construiesc cochiliile folosind carbon din apa înconjurătoare, pot înregistra aceste schimbări. După moarte, cochiliile lor se depun pe fundul oceanului, iar acumularea succesivă a sedimentelor poate păstra o evidență a transformărilor compoziției carbonului. În acest fel, semnalul emisiilor de combustibili fosili ar putea deveni un marker identificabil în arhivele geologice ale viitorului.
Cercetătorii sugerează că efectul Suess ar putea contribui la identificarea începutului Antropocenului, epoca geologică asociată influenței semnificative a activității umane asupra sistemului Pământului. Cât de clar va putea fi definită această limită în sedimente depinde însă de evoluția viitoare a emisiilor de dioxid de carbon.
Un semnal discret, dar imposibil de ignorat
Descoperirea nu înseamnă că fiecare moleculă de carbon din ocean poate fi atribuită direct unei surse industriale. Circuitul global al carbonului este alimentat de procese naturale și antropice care se suprapun, iar interpretarea izotopilor necesită măsurători precise și comparații cu date istorice. Tocmai de aceea, identificarea unei semnături consistente în numeroase mase de apă reprezintă un rezultat important pentru oceanografie.
Amprenta carbonului uman în ocean arată că schimbările provocate de arderea combustibililor fosili nu rămân doar în atmosfera pe care o respirăm. Ele sunt transportate de curenți, pătrund în apele profunde și pot fi păstrate în sedimentele care se acumulează lent pe fundul mării. Oceanul devine astfel nu doar un participant la reglarea climei, ci și o arhivă a transformărilor produse de civilizația industrială.
Sursa: SciTechDaily