یک منبع غنی از مواد مغذی زیر لایه های یخی زمین – ScienceDaily


عناصر کمیاب مانند آهن ، منگنز و روی بخشی جدایی ناپذیر از فرایندهای بیوشیمیایی در سطح زمین است. آنها به عنوان عناصر کمیاب ، نقشی اساسی در رشد انواع موجودات و در نتیجه چرخه کربن زمین دارند. در زیر صفحات یخی ، که حدود ده درصد از سطح زمین را پوشش می دهد ، مقادیر بیشتری از این مواد از آنچه تصور می شد ، بسیج می شود. این با داده های جدیدی از گرینلند و قطب جنوب نشان داده شده است ، که توسط یک تیم تحقیقاتی بین المللی به رهبری جان هاوکینز از مرکز تحقیقات زمین شناسی آلمان در GFZ در پوتسدام و دانشگاه فلوریدا (ایالات متحده) جمع آوری و تحلیل شده است. آنها ایده مهمی از فرآیندهای تاکنون ناشناخته در مرز یخ ، آب مذاب و سنگها ارائه می دهند. از آنجا که توده های یخی به طور قابل توجهی تحت تأثیر گرم شدن کره زمین قرار می گیرند ، چشم اندازهای جدیدی در مورد تأثیرات تغییرات آب و هوایی در فرآیندهای مهم بیوژئوشیمیایی ، از جمله در اکوسیستم های اطراف مانند اقیانوس ها ، دریاچه ها و تالاب ها در حال ظهور است. این مطالعه امروز در ژورنال منتشر شده است PNAS.

در زیر صفحات یخی زمین ، آب مذاب تالاب پنهان گسترده ای از رودخانه ها ، نهرها و دریاچه ها را تشکیل می دهد. در چهل سال گذشته بیش از 400 دریاچه یخبندان فقط در قطب جنوب کشف شده است. بعضی به بزرگی دریاچه های آمریکای شمالی. در مرز بین یخ ، آب و سنگ ، یک مجموعه پیچیده از نیروهای شیمیایی ، فیزیکی و میکروبیولوژیکی کار می کند ، که سنگها را می شکند و خرد می کند و عناصر کمیاب را در آب مذاب آزاد می کند ، که به پایین دست منتقل می شود. این عناصر شیمیایی فقط در غلظت بسیار کم یافت می شوند ، از این رو نامگذاری شده است. با این وجود ، آنها – مانند ویتامین ها – به عنوان مواد مغذی برای همه موجودات زنده ضروری هستند.

هنوز به طور دقیق بررسی نشده است که چگونه و در چه مقدار ریز مغذی ها در زیر یخ های گرینلند و قطب جنوب آزاد می شوند و در نهایت به اکوسیستم های همسایه سرازیر می شوند و چه نقشی در این اکوسیستم ها و چرخه کربن جهانی دارند. دلیل این امر این است که کمپین های اندازه گیری در این مناطق دورافتاده جهان یک چالش بزرگ فنی و لجستیکی است.

نمونه گیری دقیق

برای جمع آوری نمونه های آب از سقفهای یخ زده گرینلند و قطب جنوب و تجزیه و تحلیل آنها در آزمایشگاه ، جان هاوکینز از GFZ با یک تیم تحقیقاتی بین رشته ای و بین رشته ای همکاری می کند. همکاران مارک اسکیدمور و جان پریسکو از دانشگاه ایالتی مونتانا (ایالات متحده) پروژه ای را برای حفاری بیش از 1000 متر در یخ قطب جنوب به عنوان بخشی از پروژه SALSA خود هدایت کردند. این به آنها اجازه می داد تا یخچال مرسر نه کیلومتری و عمق 15 متری را لمس کنند. مارک اسکیدمور گفت: “یک دلیل علمی برای دیدن دریاچه خاصی وجود دارد ، اما این زمینه وجود دارد که این دریاچه ها بخشی از این سیستم هیدرولوژیکی بزرگتر هستند.” “بنابراین ما می خواهیم ببینیم که چه چیزی در زیر صفحه یخ تولید می شود و چگونه با محیط ساحلی ارتباط دارد.”

خود جان هاوكينز و همكارانش به رهبري جما وادام از دانشگاه بريستول (انگلستان) در فصل ذوبي تابستان به مدت سه ماه نمونه هايي از آب يخي را كه از يخچال لورتر گرينلند مي آمد ، برداشتند.

نمونه ها در آزمایشگاه های فوق خالص برای جلوگیری از آلودگی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. محققان نمونه های آب مذاب را در چندین سطح فیلتر کرده اند تا غلظت نمونه ها را بر اساس اندازه مرتب کنند ، زیرا بسیاری از این عناصر کمیاب می توانند به عنوان مواد معدنی نانوذره بسیار کوچک وجود داشته باشند. آنها ترکیب شیمیایی خود را با استفاده از روشهای طیف سنجی جرمی مخصوصاً حساس تعیین می کنند.

غلظت بسیار شگفت انگیز آهن و شرکت.

هاوکینز و همکارانش دریافتند که با ذوب شدن زیر لایه های یخ ، مقدار قابل توجهی ریز مغذی در آب آزاد می شود. آنها دریافتند که این غلظت آب مذاب می تواند چندین برابر بیشتر از رودخانه ها و اقیانوس باز باشد. به عنوان مثال ، مقدار آهن محلول در دریاچه یخبندان قطب جنوب بیش از 1000 میکروگرم در لیتر بود و حدود 5 نبود ، همانطور که در مورد یخ مذاب انتظار می رود.

“مدتهاست که تصور می شد ریز مغذی ها در مناطق یخی زمین به مقدار کم هستند که از اهمیت کمی برای چرخه های عناصر جهانی برخوردار هستند. برعکس ، نتایج ما نشان می دهد که صفحات یخ می توانند نقشی اساسی در بسیج منطقه ای این عناصر داشته باشند. جان هاوکینز گفت: “تأثیرات این امر باید بیشتر مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گیرد.

بینش در مورد فرآیندهای جوی زیر یخ

علاوه بر این ، غلظت عناصر منفرد ، و همچنین نسبت و توزیع اندازه آنها بین فرم های معدنی محلول و نانوذرات ، به محققان چیزی در مورد ماده اولیه ، فرایندهای هوازدگی لایه زیر یخبندان و مسیرهای برداشت شده توسط آب قبل از نمونه برداری می گوید. به عنوان مثال ، شناخته شده است که عنصر وانادیوم عمدتا در مواد معدنی سنگ سیلیکات وجود دارد تا در مواد معدنی سنگ کربنات. غلظتهای بالای یافته شده در این مطالعه نشان می دهد که سطح بالاتری از هوازدگی مواد معدنی سیلیکات از آنچه پیش از این تصور می شد ، در زیر پوشش یخ مشاهده می شود. نکته مهم ، هوازدگی مواد معدنی سیلیکات یک غرق برای دی اکسید کربن است. از طرف دیگر ، اکسیداسیون آهن در محیط غنی از اکسیژن شناخته شده و منجر به رسوب “زنگ زدگی” می شود. بنابراین ، مقدار زیادی آهن محلول نشان می دهد که مقداری از آب ممکن است از ناحیه ای با اکسیژن کم حاصل شود. محققان همچنین دریافتند که عناصر کمیاب مانند آلومینیوم ، آهن و تیتانیوم با غلظت های بالاتر در قطب جنوب نسبت به گرینلند یافت می شوند. بنابراین ، آنها نشان می دهند که آب مذاب در منطقه قطب جنوب مدت زمان ماندگاری بسیار بیشتری در زیر صفحه یخ و انزوای هیدرولوژیکی بیشتری نسبت به منطقه قطب شمال دارد.

پیامدهای ایده برای کود دهی با آهن

اکتشافات جدید به ویژه برای درک ما از دوچرخه سواری مواد مغذی در اقیانوس جنوبی بسیار مهم است. در آنجا ، آب غنی از مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر در نظر گرفته می شود ، اما از آهن تهی می شود. به همین دلیل ، فیتوپلانکتون ها ، گیاهان در اقیانوس ، پایه هرم غذایی جهانی و یک غرق مهم CO2 در حال رشد کامل نیستند. این “محدودیت آهن” موضوع پروژه های مهندسی ژئو قبلی برای آزادسازی دی اکسید کربن از جو با آبیاری اقیانوس با آهن بوده است. نتایج حاصل از هاوکینز و همکارانش با مشاهدات مقادیر بیشتری آهن و فیتوپلانکتون در مجاورت ورق یخ قطب جنوب مطابقت دارد. نتایج آنها نشان می دهد که ورقه یخ می تواند به طور طبیعی مناطق ساحلی اقیانوس جنوبی را بارور کند و تأمین آهن برای فیتوپلانکتون ها را فراهم کند. تا چه اندازه و چگونه این مسئله ممکن است در آینده با گرم شدن کره زمین تغییر کند ، س questionsالات برای تحقیقات بیشتر باز است.

در رد پای مرزهای زندگی

هاوکینز و همکارانش 17 عنصر کمیاب مختلف را مورد مطالعه قرار دادند. این زمین شناس می گوید: “هرکدام از آنها داستان خود را برای ما تعریف می کنند و ما به عنوان کارآگاه کار می کنیم و سعی می کنیم از تمام داده ها یک داستان کامل سازگار داشته باشیم.” “ما علاقه مندیم حدود حیات روی زمین را از نظر انرژی و مواد مغذی کشف کنیم ، و این به ما کمک می کند بخشی از این داستان را بیان کنیم. ما تازه شروع به درک اهمیت این توده های یخی بزرگ در این زمینه کرده ایم. امیدواریم که تحقیقات همچنین به ما کمک می کند تا به بسیاری از س importantالات مهم علمی که تأثیر تغییرات آب و هوایی را شامل می شود پاسخ دهیم: در صورت ذوب شدن یخ ، چرخه های بیوژئوشیمیایی چگونه تغییر می کنند؟ آیا این ریز مغذی های بیشتری آزاد می کند یا این فرایندها علاوه بر این ، هنوز کشف شده است که مواد موجود در مسیر اقیانوس ها چه اتفاقی می افتد و در نهایت تا چه اندازه به موجودات دریایی می رسند.

دستیار و مدیر پروژه SALSA جان پریسکو به اهمیت کار میان رشته ای برای کشفیات علمی اشاره می کند: «این مقاله از بسیاری از رشته ها عبور می کند و قدرت همکاری بین المللی را نشان می دهد. نتایج این نسخه خطی دید ما را در مورد تأثیر صفحات یخی قطبی بر سیستم زمین تغییر می دهد. “


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*