Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Sumber nutrisi yang kaya di bawah lapisan es Bumi – ScienceDaily


Unsur-unsur jejak seperti besi, mangan, dan seng merupakan bagian integral dari proses biogeokimia di permukaan bumi. Sebagai mikronutrien, mereka memainkan peran penting untuk pertumbuhan semua jenis organisme dan juga siklus karbon bumi. Di bawah lapisan es, yang menutupi sekitar sepuluh persen permukaan tanah bumi, sejumlah besar zat ini dimobilisasi daripada yang diperkirakan sebelumnya. Hal ini dibuktikan dengan data baru dari Greenland dan Antartika yang dikumpulkan dan dianalisis oleh tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Jon Hawkings dari GFZ German Research Center for Geosciences di Potsdam dan Florida State University (AS). Mereka memberikan wawasan penting tentang proses yang sebelumnya tidak diketahui di perbatasan es, air lelehan, dan batuan. Karena massa es dipengaruhi secara signifikan oleh pemanasan global, perspektif baru muncul tentang konsekuensi perubahan iklim terhadap proses biogeokimia kritis, termasuk di ekosistem sekitarnya seperti lautan, danau, dan lahan basah. Studi ini diterbitkan hari ini di jurnal PNAS.

Di bawah lapisan es bumi, air yang mencair membentuk lahan basah tersembunyi yang luas berupa anak sungai, sungai, dan danau. Selama empat puluh tahun terakhir, lebih dari 400 danau subglasial telah ditemukan di Antartika saja; beberapa sebesar Great Lakes di Amerika Utara. Di batas antara es, air, dan batuan, sebuah ansambel kompleks gaya kimia, fisik, dan mikrobiologis sedang bekerja, memecah dan menggiling batuan dan melepaskan elemen jejak ke dalam air lelehan yang dibawa ke hilir. Unsur-unsur kimia ini terjadi hanya dalam konsentrasi yang sangat rendah, itulah namanya. Meskipun demikian mereka – seperti vitamin – penting sebagai nutrisi bagi semua makhluk hidup.

Bagaimana dan dalam jumlah berapa elemen jejak dilepaskan di bawah lapisan es Greenland dan Antartika dan akhirnya mengalir ke ekosistem yang berdekatan, dan peran apa yang mereka mainkan dalam ekosistem ini dan siklus karbon global pada umumnya, belum dipelajari secara rinci. Ini karena kampanye pengukuran di wilayah terpencil di dunia ini merupakan tantangan logistik dan teknis yang sangat besar.

Pengambilan sampel yang rumit

Untuk mengumpulkan sampel dari perairan di bawah lapisan es Greenland dan Antartika dan menganalisisnya di laboratorium, Jon Hawkings dari GFZ bekerja sama dengan tim peneliti internasional dan interdisipliner. Rekan kerja Mark Skidmore dan John Priscu dari Montana State University (AS) memimpin proyek untuk mengebor lebih dari 1000 meter ke dalam lapisan es Antartika sebagai bagian dari proyek SALSA mereka. Ini memungkinkan mereka untuk memasuki Danau Subglasial Mercer sepanjang sembilan kilometer dan dalamnya 15 meter. “Ada alasan ilmiah untuk melihat danau tertentu itu, tapi kemudian ada konteks danau ini menjadi bagian dari sistem hidrologi yang lebih besar,” kata Mark Skidmore. “Jadi, kami ingin melihat apa yang dihasilkan di bawah lapisan es dan bagaimana hal itu berhubungan dengan lingkungan pesisir.”

Jon Hawkings sendiri dan koleganya di bawah pimpinan Jemma Wadham dari University of Bristol (Inggris) mengambil sampel dari perairan sub-es yang muncul dari Leverett Glacier di Greenland selama periode tiga bulan di musim panas mencair.

Sampel dianalisis di laboratorium yang sangat bersih untuk menghindari kontaminasi. Para peneliti menyaring sampel air leleh ke beberapa tingkat untuk mengurutkan konsentrasi sampel berdasarkan ukuran, karena banyak dari elemen jejak ini dapat ada sebagai mineral nanopartikulat yang sangat kecil. Mereka menentukan komposisi kimianya menggunakan metode spektrometri massa yang sangat sensitif.

Konsentrasi Iron & Co. yang sangat tinggi.

Hawkings dan rekan-rekannya menemukan bahwa sejumlah besar elemen jejak dilepaskan di perairan yang mencair di bawah massa es. Mereka menemukan konsentrasi air yang mencair ini dapat melebihi yang ada di sungai dan lautan terbuka berkali-kali. Misalnya, nilai besi terlarut di danau subglasial Antartika lebih dari 1000 mikrogram per liter dan bukan sekitar lima, seperti yang diharapkan dalam pencairan es encer.

“Untuk waktu yang lama diasumsikan bahwa di daerah es di bumi, unsur jejak hadir dalam jumlah yang sangat kecil sehingga tidak terlalu penting untuk siklus unsur global. Sebaliknya, hasil kami menunjukkan bahwa lapisan es mungkin memainkan peran kunci. dalam mobilisasi regional elemen-elemen ini. Dampak dari hal ini perlu dipantau dan dianalisis lebih lanjut dalam konteks perubahan iklim. Kami sekarang telah meletakkan dasar untuk ini, “kata Jon Hawkings.

Wawasan tentang proses pelapukan di bawah es

Selain itu, konsentrasi elemen individu serta rasionya dan distribusi ukuran antara bentuk mineral terlarut dan nanopartikulat memberi tahu para peneliti sesuatu tentang bahan sumber, proses pelapukan lapisan es dan jalur yang diambil oleh air sebelum pengambilan sampel. Misalnya, diketahui bahwa unsur vanadium terjadi terutama pada mineral batuan silikat daripada mineral batuan karbonat. Peningkatan konsentrasi yang ditemukan dalam penelitian ini menunjukkan bahwa tingkat pelapukan mineral silikat yang lebih tinggi terjadi di bawah lapisan es daripada yang diperkirakan sebelumnya. Yang penting, pelapukan mineral silikat adalah penyerap karbon dioksida. Besi, di sisi lain, dikenal teroksidasi di lingkungan yang kaya oksigen, menghasilkan endapan “karat”. Oleh karena itu, sejumlah besar besi terlarut menunjukkan bahwa sebagian air mungkin berasal dari daerah dengan sedikit oksigen. Para peneliti juga menemukan elemen jejak seperti aluminium, besi dan titanium terjadi dalam konsentrasi yang lebih tinggi di Antartika daripada di Greenland. Oleh karena itu mereka berhipotesis bahwa pencairan di wilayah kutub selatan memiliki waktu tinggal yang lebih lama di bawah lapisan es dan isolasi hidrologi yang lebih besar daripada di wilayah kutub utara.

Konsekuensi ide tentang pemupukan besi

Penemuan baru ini sangat relevan untuk pemahaman kita tentang siklus nutrisi di Samudra Selatan. Di sana air dianggap kaya nutrisi seperti nitrogen dan fosfor, tetapi terkuras zat besi. Karena alasan ini, fitoplankton, tumbuhan laut, dasar piramida makanan global dan penyerap CO2 yang penting, tidak tumbuh secara maksimal. “Batasan besi” ini telah menjadi subjek proyek rekayasa geo sebelumnya untuk menyerap karbon dioksida dari atmosfer dengan menyemai lautan dengan besi. Hasil Hawkings dan rekan-rekannya konsisten dengan pengamatan jumlah besi dan fitoplankton yang lebih tinggi di sekitar Lapisan Es Antartika. Hasil penelitian mereka menunjukkan bahwa lapisan es secara alami dapat menyuburkan wilayah pesisir Samudra Selatan dengan menyediakan pasokan zat besi untuk fitoplankton. Sejauh mana dan bagaimana hal ini bisa berubah di masa depan dengan pemanasan iklim tetap menjadi pertanyaan terbuka untuk penelitian lebih lanjut.

Di jejak batas kehidupan

Hawkings dan kolaboratornya menyelidiki 17 elemen jejak yang berbeda. “Masing-masing menceritakan kisahnya sendiri dan kami bekerja seperti detektif, mencoba membuat narasi keseluruhan yang koheren dari semua data,” kata ahli geosains. “Kami tertarik untuk mengeksplorasi batas-batas kehidupan di Bumi dalam hal ketersediaan energi dan nutrisi, dan ini membantu memberi tahu kami sebagian dari cerita itu. Kami baru saja mulai memahami pentingnya massa es yang besar ini dalam konteks ini. Semoga penelitian kami juga membantu dalam mulai menjawab banyak pertanyaan ilmiah penting yang luar biasa, yang mencakup pengaruh perubahan iklim: Bagaimana siklus biogeokimia ini berubah jika lebih banyak es mencair? Apakah ini akan melepaskan lebih banyak elemen jejak atau akankah proses ini diperlambat? Selain itu, masih terbuka apa yang terjadi pada zat-zat dalam perjalanannya ke lautan dan seberapa banyak akhirnya mencapai organisme laut. “

Kolaborator dan pimpinan proyek SALSA John Priscu menunjukkan pentingnya pekerjaan interdisipliner untuk penemuan ilmiah: “Makalah ini bersinggungan dengan banyak disiplin ilmu dan menunjukkan kekuatan kolaborasi internasional. Hasil dalam manuskrip ini telah mengubah pandangan kita tentang bagaimana lapisan es kutub mempengaruhi Sistem Bumi. “

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>