Чтение исторической книги моря: химическая память морской воды

Вода ничего не забывает, утверждает профессор Борис Кох, химик из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера. Всё, что происходит в море — будь то солнечный свет, цветение водорослей или проплывающий косяк дельфинов — оставляет молекулярные следы. Используя комбинацию новых методов, Борис Кох и его коллеги теперь могут идентифицировать и отслеживать некоторые из них. В специальном выпуске журнала Biogeosciences учёные сообщают, как работают эти анализы и какие события в море им уже удалось раскрыть.

Ранее химика Бориса Коха не интересовали пруды, торфяные ямы и придорожные канавы с дождевой водой. Сегодня же его команда работает именно с теми веществами, которые окрашивают воду в канавах в коричневый цвет — с растворённым органическим веществом (DOM), которое также присутствует в океанах. Хотя концентрация этих биомолекул на литр воды в океанах ниже, их общий объём колоссален. По оценкам, в мировом океане содержится около 662 миллиардов тонн растворённого органического углерода, состоящего из десятков тысяч различных веществ, что делает его одним из крупнейших активных резервуаров углерода на Земле.

Этот резервуар играет ключевую роль в глобальном углеродном цикле и климате. DOM связывает углекислый газ на периоды до 5000 лет, что ранее мало учитывалось в климатических моделях. С помощью масс-спектрометра сверхвысокого разрешения в Центре имени Гельмгольца в Мюнхене учёным впервые удалось идентифицировать тысячи отдельных компонентов DOM за одно измерение. «Устройство даёт нам химическую формулу каждой молекулы. Это позволяет сделать выводы о том, где молекула могла возникнуть», — объясняет Борис Кох.

В результате анализа создаётся своего рода химический отпечаток DOM, который позволяет делать конкретные выводы о воде, в которой это вещество находилось. «Кажется, мы нашли новый способ использовать химическую память воды», — говорит Кох. Учёные могут определить возраст вещества, было ли оно подвержено сильному солнечному свету и какие бактерии или планктон, вероятно, находились в том же водоёме. Часть DOM может попадать в атмосферу с пеной и волнами, влияя на климат.

Новый метод открывает возможности для различных областей морских исследований. Его можно использовать для различения водных масс, когда данных о температуре и солёности недостаточно. В ближайших экспедициях на судне «Полярштерн» учёные планируют совместно с биологами исследовать, имеет ли DOM вдоль миграционных путей южных морских слонов определённые химические общие черты, что может указывать на их способность ориентироваться по «запаху воды».