Eine internationale Studie, veröffentlicht in
Atmospheric Chemistry and Physics, zeigt, dass das in Aerosolen enthaltene Eisen während seines Transports über dem Pazifik einer erheblichen Auflösung unterliegt.
Durch die Analyse der isotopischen Zusammensetzung von Eisen (δ⁵⁶Fe) konnten Wissenschaftler des
LEGOS in Zusammenarbeit mit US-amerikanischen Institutionen einen Schlüsselprozess der atmosphärischen 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 Phytoplanktonblüte, photosynthetischer Organismen, im Südatlantik vor der argentinischen Küste.
Bild: NASA
Photosynthetische Organismen benötigen Eisen für essentielle Funktionen wie die Atmung, die Photosynthese oder die Nährstoffaufnahme. In der Hälfte der Ozeane begrenzen die sehr geringen Eisenkonzentrationen (weniger als ein Gramm pro 100 Millionen Liter Wasser) diese Primärproduktion: Die Algen können als "anämisch" bezeichnet werden.
Indem Eisen so das Wachstum von Phytoplankton, die Struktur der Ökosysteme und die Intensität der Primärproduktion kontrolliert, beeinflusst es letztendlich den Kohlenstoffkreislauf. Es ist daher ein Schlüsselelement für das Studium der ozeanischen biogeochemischen Kreisläufe und des Klimas.
Eine präzise Isotopenanalyse zur Verfolgung von Aerosolen
Der östliche äquatoriale Pazifik ist eine dieser Regionen, in denen Eisen limitierend wirkt. Es wird dorthin durch Meeresströmungen, die sedimentäres Eisen transportieren, und durch atmosphärische Stäube gebracht. Letztere können natürlichen 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 durchgeführt wurde. Die Konzentrationen und isotopischen Zusammensetzungen von Eisen in Aerosolen, die über dem äquatorialen 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 für Papua-Neuguinea. BS steht für Bismarcksee. Erste in-situ Hinweise auf atmosphärische Umwandlungen
Die in diesen Aerosolen beobachteten Anreicherungen mit schweren Isotopen deuten darauf hin, dass ein signifikanter Anteil des Eisens in den Aerosolen (~13%) während des atmosphärischen 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 natürlichen Umwelt dokumentiert.
Diese Beobachtungen unterstreichen die Bedeutung von Eisenisotopen als Tracer für atmosphärische Umwandlungen von Eisen und verbessern so unser Verständnis der Zufuhr von bioverfügbarem Eisen in die Ozeane.
Schema des Weges eines Aerosols während seines atmosphärischen Transports. Eine teilweise Auflösung führt zur Abtrennung einer ausgewaschenen Fraktion, die die verbleibende Partikel mit schweren Eisenisotopen anreichert, während sich die gelöste Fraktion mit leichten Isotopen anreichert. CNRS INSU