اكتشف فريق من العلماء بقيادة عالم المحيطات بجامعة تولين أن الرواسب العميقة تحت سطح البحر تكشف عن طريقة لقياس محتوى الأكسجين في المحيط وارتباطه بثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض. تساعد النتائج، التي نُشرت في 19 يناير في مجلة Science Advances، في تفسير دور المحيط في دورات ذوبان الأنهار الجليدية الماضية ويمكن أن تحسن التنبؤات حول كيفية استجابة دورة الكربون في المحيط لظاهرة الاحتباس الحراري.

مع انتقال العصور الجليدية إلى مناخ أكثر دفئًا، تنظم المحيطات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن طريق إطلاق الكربون المخزن في أعماق البحار. تظهر الدراسة وجود علاقة مفاجئة بين مستويات الأكسجين في المحيطات العالمية وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي منذ العصر الجليدي الأخير وحتى اليوم - ومع ارتفاع درجة حرارة المناخ، من المرجح أن يزداد إطلاق الكربون من أعماق المحيطات.

وقال الباحث الرئيسي يي وانغ، الأستاذ المساعد في علوم الأرض والبيئة في كلية تولين للعلوم والهندسة: "تكشف هذه الدراسة الدور المهم للمحيط الجنوبي في التحكم في تجمعات الأكسجين في المحيطات العالمية وتخزين الكربون". وهي متخصصة في الكيمياء الحيوية البحرية وعلم المحيطات القديمة. "سيكون لهذا آثار على فهم كيفية تأثير المحيط، وخاصة المحيط الجنوبي، ديناميكيًا على ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في المستقبل."

أجرى وانغ البحث مع زملائه في معهد وودز هول لعلوم المحيطات، وهي منظمة غير ربحية رائدة في العالم مخصصة لأبحاث المحيطات واستكشافها وتعليمها. عملت في المعهد قبل التحاقها بجامعة تولين عام 2023.

وقام الفريق بتحليل رواسب قاع البحر التي تم جمعها من بحر العرب لإعادة بناء متوسط ​​محتوى الأكسجين في المحيط العالمي منذ آلاف السنين. وقاموا بقياس نظائر معدن الثاليوم بدقة في الرواسب، مما أظهر كمية الأكسجين الذائبة في المحيط العالمي عندما تشكلت الرواسب.

وقال وانغ: "لم يتم إجراء دراسة هذه النظائر المعدنية أثناء التحولات الجليدية بين العصور الجليدية من قبل، وهذه القياسات تسمح لنا بإعادة بناء الماضي بشكل أساسي".

تظهر نسب نظائر الثاليوم أن المحيط العالمي فقد الأكسجين بشكل عام خلال الفترة الجليدية الأخيرة مقارنة بالفترة الجليدية الحالية الأكثر دفئًا. تظهر أبحاثهم أن محيطات العالم شهدت انخفاضًا في الأكسجين لمدة ألف عام خلال ارتفاع درجة الحرارة المفاجئ في نصف الكرة الشمالي، وأن المحيطات اكتسبت المزيد من الأكسجين خلال فترة التبريد المفاجئ التي انتقلت من العصر الجليدي الأخير إلى اليوم. وأرجع الباحثون التغيرات الملحوظة في أكسجين المحيط إلى تطور المحيط الجنوبي.

وقال سوني نيلسن، العالم المشارك في معهد العلوم التابع لمنظمة الصحة العالمية والمؤلف المشارك للدراسة: "هذه الدراسة هي الأولى التي تظهر متوسط ​​تطور محتوى الأكسجين في المحيطات العالمية من انتقال الأرض من العصر الجليدي الأخير إلى فترة الاحترار في العشرة آلاف سنة الماضية". "هذه البيانات الجديدة مهمة بالفعل لأنها تظهر أن المحيط الجنوبي يلعب دورًا حاسمًا في تنظيم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وبالنظر إلى أن خطوط العرض العليا هي المناطق الأكثر تأثراً بتغير المناخ الناتج عن النشاط البشري، فمن المثير للقلق أن هذه المناطق لها أيضًا تأثير كبير على ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في المقام الأول."