Исследование океанического "чёрного углерода" раскрывает загадку глобального углеродного цикла

В понимании глобального углеродного цикла долгое время считалось, что «чёрный углерод» — устойчивые к разложению молекулы углерода, изменённые воздействием огня или горения, — образуется на суше и попадает в океан через реки и ручьи. Неожиданное открытие, опубликованное сегодня в Nature Communications, ставит под сомнение это давнее предположение и представляет новую интригующую загадку: если океанический чёрный углерод существенно отличается от речного, то откуда он взялся?

«Изотопная сигнатура растворённого чёрного углерода в океане сильно отличается от таковой в реках, что порождает множество фундаментальных вопросов», — заявила Саша Вагнер, доцент Института Ренсселера и ведущий автор исследования. Существуют ли другие источники этого вещества? Разлагается ли оно в реках, захоранивается в осадках или настолько изменяется, прежде чем достигнуть открытого океана? Является ли то, что мы измерили, действительно производным от огня?

Это исследование усугубляет загадку, которую Вагнер изучала ранее. Радиоуглеродное датирование показывает, что возраст растворённого чёрного углерода в глубинах океана может достигать 20 000 лет, в то время как расчёты оценивают, что реки могли бы заместить весь его объём в океане примерно за 500 лет. Если так много вещества тысячелетиями переносилось реками, почему исследователи не находят его больше?

Для изучения этих вопросов Вагнер разработала новую методику анализа, основанную на изотопах углерода. Традиционно источники отслеживали по соотношению молекулярных прокси, но этот метод ненадёжен в водной среде. Новый подход включает стабильный изотопный анализ отдельных молекул-прокси, что позволяет отслеживать наземные источники. В своём исследовании Вагнер сравнила образцы из Атлантического и Тихого океанов с пробами из крупных рек, включая Амазонку, Миссисипи, Конго и две арктические реки.

Результаты показали, что океанический растворённый чёрный углерод содержит значительно более высокую долю изотопа углерод-13 по сравнению с веществом из глобальных рек. «Значения действительно разные... Этот результат говорит нам, что чёрный углерод в океане не поступает из рек», — отметила Вагнер. Это открытие поднимает множество новых вопросов об альтернативных источниках или процессах трансформации в океане.