Durch die Analyse der isotopischen Zusammensetzung von Eisen (ÎŽâ”â¶Fe) konnten Wissenschaftler des LEGOS in Zusammenarbeit mit US-amerikanischen Institutionen einen SchlĂŒsselprozess der atmosphĂ€rischen Umwandlung nachweisen. Diese Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die Mechanismen des Transfers und der Umwandlung von Materie von den Kontinenten zu den Ozeanen.
Beispiel einer PhytoplanktonblĂŒte, photosynthetischer Organismen, im SĂŒdatlantik vor der argentinischen KĂŒste.
Bild: NASA
Photosynthetische Organismen benötigen Eisen fĂŒr essentielle Funktionen wie die Atmung, die Photosynthese oder die NĂ€hrstoffaufnahme. In der HĂ€lfte der Ozeane begrenzen die sehr geringen Eisenkonzentrationen (weniger als ein Gramm pro 100 Millionen Liter Wasser) diese PrimĂ€rproduktion: Die Algen können als "anĂ€misch" bezeichnet werden.
Indem Eisen so das Wachstum von Phytoplankton, die Struktur der Ăkosysteme und die IntensitĂ€t der PrimĂ€rproduktion kontrolliert, beeinflusst es letztendlich den Kohlenstoffkreislauf. Es ist daher ein SchlĂŒsselelement fĂŒr das Studium der ozeanischen biogeochemischen KreislĂ€ufe und des Klimas.
Eine prÀzise Isotopenanalyse zur Verfolgung von Aerosolen
Der östliche Ă€quatoriale Pazifik ist eine dieser Regionen, in denen Eisen limitierend wirkt. Es wird dorthin durch Meeresströmungen, die sedimentĂ€res Eisen transportieren, und durch atmosphĂ€rische StĂ€ube gebracht. Letztere können natĂŒrlichen Ursprungs sein (Gestein, Boden etc.) oder anthropogen (Asche verschiedener Herkunft, Abgasrauch etc.).
Ein Team von Forscherinnen und Forschern des LEGOS und der University of Washington verfolgte eine kohlenstoffarme Strategie, indem es vorhandene Daten der EUCFe-Kampagne (Equatorial Undercurrent Fe) nutzte, die zwischen August und Oktober 2006 an Bord des ozeanografischen Schiffes Kilo Moana durchgefĂŒhrt wurde. Die Konzentrationen und isotopischen Zusammensetzungen von Eisen in Aerosolen, die ĂŒber dem Ă€quatorialen und tropischen Pazifischen Ozean gesammelt wurden, wurden analysiert. Diese Gebiete waren bislang nicht dokumentiert.
Lage der Aerosolproben. Die Aerosol-Probenahmetransekte sind durch die dicken Linien dargestellt. Die Eisenisotopenzusammensetzungen sind durch die Farbleiste und unter den Probennamen angegeben. PNG steht fĂŒr Papua-Neuguinea. BS steht fĂŒr Bismarcksee.
Erste in-situ Hinweise auf atmosphÀrische Umwandlungen
Die in diesen Aerosolen beobachteten Anreicherungen mit schweren Isotopen deuten darauf hin, dass ein signifikanter Anteil des Eisens in den Aerosolen (~13%) wĂ€hrend des atmosphĂ€rischen Transports aufgelöst und dann von der festen Phase getrennt wird. Dieser Prozess, der bislang nur im Labor beobachtet wurde, wird hier zum ersten Mal in der natĂŒrlichen Umwelt dokumentiert.
Diese Beobachtungen unterstreichen die Bedeutung von Eisenisotopen als Tracer fĂŒr atmosphĂ€rische Umwandlungen von Eisen und verbessern so unser VerstĂ€ndnis der Zufuhr von bioverfĂŒgbarem Eisen in die Ozeane.
Schema des Weges eines Aerosols wĂ€hrend seines atmosphĂ€rischen Transports. Eine teilweise Auflösung fĂŒhrt zur Abtrennung einer ausgewaschenen Fraktion, die die verbleibende Partikel mit schweren Eisenisotopen anreichert, wĂ€hrend sich die gelöste Fraktion mit leichten Isotopen anreichert.