Pemerhatian isotop karbon memungkinkan untuk memahami mengapa kandungan CO2 di atmosfera berkait rapat dengan kitaran glasiasi • Alexey Gilyarov • Berita sains mengenai "Unsur" • Iklim, Ekologi, Glaciologi

Pemerhatian isotop karbon memungkinkan untuk memahami mengapa kandungan CO 2 di atmosfera berkait rapat dengan kitaran glasiasi.

2sepanjang 25 ribu tahun yang lalu ') "> 2sepanjang 25 ribu tahun yang lalu "border = 0>

Diagram umum yang menunjukkan dinamik CO yang diterbangkan2 sepanjang 24 ribu tahun yang lalu (garis merah); kandungan isotop karbon13C dalam CO2 (riben hijau lebar; lebar pita sepadan dengan selang keyakinan); kandungan oksigen berat18Oh di udara (garis hitam di bahagian atas: mengikut teras ais di Greenland); kandungan deuterium dalam ais (garis biru di bawah: mengikut teras ais di Antartika). Penunjuk terakhir ialah anggaran suhu: semakin tinggi garis, lebih panas. Jalur menegak biru satu tempoh pemanasan pesat (17-15 ribu tahun lalu) telah diketengahkan, yang mungkin dikaitkan dengan pembebasan CO2sebelum ini terkumpul di dalam lapisan dalam air laut. Jalur menegak kelabu Tempoh (12-7 ribu tahun lalu) peningkatan pesat dalam kandungan isotop karbon diserlahkan. 13C dalam CO2. Kemungkinan besar, ini disebabkan oleh pecahan isotop semasa fotosintesis tumbuhan terestrial, jisim yang berkembang dengan pesat. Semasa fotosintesis, CO kebanyakannya diserap.2 isotop karbon yang lebih ringan12C, dan CO2 isotop berat13C terkumpul sebagai tidak digunakan. Pada paksi abscissa sifar (di sebelah kiri) sepadan dengan masa kini. Imej dari artikel: E. Brook. Teka-teki karbon zaman ais di Sains

Pertumbuhan karbon dioksida di atmosfera selepas akhir glasiasi terakhir kemungkinan besar disebabkan oleh permulaan pencampuran lautan dan penembusan ke lapisan permukaan karbon bukan organik yang sebelumnya terkumpul di kedalaman ruangan air. Berdasarkan jangka panjang (merangkumi 24 ribu tahun) dinamika kandungan relatif isotop karbon berat 13C, karbon dioksida terikat oleh fitoplankton yang tinggal berhampiran permukaan untuk masa yang sangat lama, walaupun sebelum permulaan glasiasi terakhir. Mengurangkan kandungan 13C di atmosfera, yang bermula 17.5 ribu tahun yang lalu, bertahan dua ribu tahun, kemudian digantikan oleh kenaikan sedikit dan kemelesetan baru. Kemudian, 12 ribu tahun yang lalu, memulakan peningkatan yang mantap dalam kandungan 13C. Ia disebabkan, dengan jelas, oleh fotosintesis sengit tumbuhan terestrial, yang mengikat lebih banyak lagi, isotop karbon yang lebih ringan. 12C. Oleh itu, yang kurang digunakan 13C terkumpul di atmosfera.

Dengan piawaian geologi, baru-baru ini, hanya 20 ribu tahun yang lalu, Bumi masih mengalami glasiasi terakhir yang kuat.Kebanyakan Eurasia dan Amerika Utara ditutup dengan lapisan ais tebal. Tahap lautan adalah 120 m lebih rendah daripada semasa, dan kepekatan karbon dioksida (CO2) di udara hanya 190 ppm (bahagian per juta, juta), dan bukan 390 ppm, kerana sekarang. Data daripada analisis teras (tiang) ais dari Antartika menunjukkan bahawa sejak 800 ribu tahun yang lalu dinamik kandungan CO2 di udara adalah berkorelasi rapat dengan perubahan suhu (lihat: Es Antartika menceritakan kandungan metana dan CO2 di atmosfer bumi sepanjang 800 ribu tahun yang lalu, "Elements", 22.05.2008). Sejak CO2 – gas rumah hijau yang paling penting, adalah jelas bahawa peningkatan kepekatannya akan membawa kepada kenaikan suhu. Walau bagaimanapun, tidak semuanya sangat mudah, kerana dengan peningkatan suhu aliran karbon dioksida ke atmosfera bertambah, yang telah dibubarkan di perairan permukaan lautan. Di samping itu, apabila pemanasan meningkatkan keamatan pernafasan organisma (terutama bakteria dan kulat). Ini memberi CO2, sekali terikat oleh tumbuh-tumbuhan semasa fotosintesis.

Walaupun semua orang mengakui bahawa antara kandungan CO2 dan suhu mempunyai maklum balas yang positif, tidak mudah untuk mengetahui apa sebabnya dalam setiap kes tertentu, dan hasilnya.Walau bagaimanapun, beberapa kemajuan dalam membantutkan hubungan ini jelas (lihat, contohnya: Pemanasan global selepas glasiasi terakhir disertai oleh peningkatan pesat dalam kandungan CO2 di atmosfer, "Unsur", 04/20/2012). Jelas sekali, tidak ada pemanasan permukaan bumi yang tidak dapat dipulihkan, dan itu tidak baik, jika tidak, kehidupan boleh berakhir di sana. Pemanasan, untungnya, diikuti oleh kepak sejuk. Keteraturan penggantian tempoh glasiasi dan interglasi (sekurang-kurangnya dalam juta tahun yang lalu) telah ditetapkan oleh perubahan berkala di orbit bumi, yang disebut siklus Milankovitch. Memandangkan perubahan dalam ciri orbit sendiri terlalu lemah untuk menyebabkan penyusunan semula global terhadap keseluruhan iklim, mesti ada mekanisme yang akan melipatgandakan kesan awal. Mencari mekanisme ini adalah tugas penting, yang mana para penyelidik di negara-negara lain membayar banyak perhatian.

Khususnya, karya Jochen Schmitt yang baru diterbitkan dari Pusat Penyelidikan Iklim yang dinamai N. Eschger (Hans Oeschger) di Universiti Bern (Switzerland).Bersama dengan rakan sekerja dari universiti yang sama, serta dari institusi saintifik di Jerman dan Perancis, Schmitt menganalisis secara terperinci data mengenai jangka panjang (lebih dari 24 ribu tahun) dinamika kandungan isotop karbon stabil 13C, yang merupakan sebahagian daripada CO2 suasana. Bahan sumber adalah teras es dari dua titik di Antartika. Oleh kerana saiz sampel kecil itu sendiri, penentuan kuantitatif kandungan isotop 13C bukan satu tugas yang mudah, tetapi penulis dapat mengatasi beberapa kesukaran menggunakan kaedah pengubahsuaian. Tempoh yang dipertimbangkan oleh penulis merangkumi akhir glasiasi kuat yang terakhir (bermula dari 24 ribu tahun yang lalu), pemanasan pesat berikutnya (17-12 ribu tahun yang lalu), dan kemudian penstabilan sehingga sekarang. Sebagai "tegang semasa", iaitu, akhir pemerhatian, ia diterima pakai pada tahun 1950, apabila peningkatan kandungan CO2yang berkaitan dengan pembakaran bahan api fosil, belum begitu pesat.

Perubahan CO atmosfera2 karbon isotop yang berat 13C (barisan teratas) dan kandungan CO2 di atmosfera (garis bawah) sepanjang 24 ribu tahun yang lalu. Titik warna yang berbeza menunjukkan nilai khusus yang diperolehi dalam makmal yang berlainan dengan kaedah yang berlainan. Warna kelabu menunjukkan selang keyakinan yang mencirikan penyebaran data. Usia diberikan dalam beribu-ribu tahun dari masa sekarang (dari tahun 1950), kandungannya 13C – dalam ppm pada skala VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite, Vienna standard carbon isotope composition), kandungan CO2 – dalam ppmv (bahagian per juta mengikut jumlah). Imej dari artikel yang dibincangkan Schmitt J., et al. Kekangan isotop karbon pada CO deglasi2 naik dari teras ais dalam Sains

Analisis dinamik kandungan isotop 13C membolehkan anda untuk mendapatkan kesimpulan tertentu mengenai punca-punca segera peningkatan atau penurunan kepekatan CO2 di atmosfera. Faktanya ialah dalam perjalanan beberapa reaksi biokimia penguraian isotop berlaku (pemisahan). Oleh itu, semasa fotosintesis, tumbuh-tumbuhan (atau alga planktonik mikroskopik dan cyanobacteria) terutamanya CO.2 isotop karbon yang lebih ringan 12C. Oleh itu, kandungan relatif isotop berat 13C dalam persekitaran (udara atau air) meningkat.

Keputusan yang diperoleh oleh Schmitt dan rakan-rakannya menunjukkan bahawa dengan permulaan peningkatan kepekatan CO2 kira-kira 17.5 ribu tahun lalu kandungan isotop 13C mula menurun dengan ketara. Penurunan ini berterusan selama kira-kira 2 ribu tahun, dengan jumlah kepekatan CO2 di atmosfer pada masa itu berkembang.Adalah penting bagi penyelidik untuk memahami di mana CO berasal.2berkurang dalam isotop CO karbon berat2. Kemungkinan besar, ia adalah masa yang lama untuk berkumpul di dalam lapisan lautan, dan kemudian akibat permulaan pencampuran adalah di perairan permukaan di mana sudah dilepaskan ke dalam atmosfera. Persoalan secara sukarela timbul: mengapa CO ini terkumpul di kedalaman lautan?2dan lain-lain bentuk karbon anorganik (HCO3 dan CO32-), kandungan relatif rendah yang berbeza 13C? Hampir semua orang bersetuju bahawa kemungkinan CO ini2 adalah produk pernafasan organisma yang mengurai bahan organik, yang terbentuk semasa fotosintesis di lapisan atas lautan, tetapi kemudian secara beransur-ansur turun. Adalah mungkin bahawa sintesis bahan organik berlaku lama dahulu, bahkan sebelum permulaan glasiasi terakhir, lebih awal daripada 24 ribu tahun dahulu. Pendapat umum adalah bahawa dorongan untuk permulaan 17,500 tahun yang lalu, pencampuran turus air, belum lagi, dan ini seolah-olah menjadi titik yang paling lemah di seluruh hipotesis.

Sedikit kemudian, 16 ribu tahun yang lalu, penurunan itu 13C berhenti dan walaupun peningkatan sedikit berlaku, tidak lama lagi digantikan dengan penurunan sedikit baru (lihat angka di atas). Sebab-sebab untuk turun naik lemah ini tidak jelas, dan tempoh yang sama dipanggil walaupun "selang mistik."Tetapi 12 ribu tahun yang lalu mula naik dengan mantap dalam kandungan relatif 13C, yang bertahan selama kira-kira 6 ribu tahun, selepas penstabilan bermula, mencapai dataran tinggi yang bersamaan dengan tahap yang sudah moden. Kenaikan ini disumbangkan oleh penulis untuk perkembangan tumbuh-tumbuhan terestrial, dengan penggunaan besar-besaran semasa fotosintesis karbon dioksida yang mengandungi isotop ringan – 12C. Oleh itu, berat 13C terkumpul di atmosfera.

Kerja Schmitt dan rakan-rakannya tidak memberikan jawapan yang pasti kepada banyak soalan yang timbul, tidak mengambil kira, contohnya, kesan yang berkaitan dengan pembebasan CO2 dari kerosakan tektonik (semasa letusan gunung berapi dan disebabkan oleh saliran secara beransur-ansur). Walau bagaimanapun, ia menunjukkan kemungkinan cara untuk analisis selanjutnya, dan ini menarik perhatian ramai penyelidik.

Sumber: Jochen Schmitt, Robert Schneider, Joachim Elsig et al. Kekangan isotop karbon pada CO deglasi2 bangkit dari teras ais // Sains. 2012. V. 336. P. 711-714.

Lihat juga:
Edward Brook. The ice age carbon puzzle // Sains. 2012. V. 336. P. 682-683.

Alexey Gilyarov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: