När rökmoln och aska böljar ut över havet, sträcker sig bort från skogsbränderna som är deras källa, de kanske inte bara påverkar luftkvaliteten. Snarare, skogsbrandssot kan lämna ett kemiskt märke på vattnet nedanför.

Det är tanken bakom ny forskning av Aron Stubbins, docent i marin- och miljövetenskap vid Northeastern. Studien leddes av en tidigare student i Stubbins, Sasha Wagner, som också var postdoktor vid Northeastern vid den tiden.

När bränder bränner skog, kolet som lagras i trädens träkroppar släpps i stort ut i atmosfären som koldioxid. Men det är inte den enda form ett träds kol kan ta när det bränns. Ett träd lämnar också sina förkolnade rester kvar, som innehåller en form av grundämnet som lämpligen heter "svart kol".

Svart kol är en förbränningsprodukt, förklarar Stubbins. Det kan produceras genom förbränning av organiska material (som träd) eller fossila bränslen. Ett annat ord för svart kol är sot.

"Vissa studier tyder på att en betydande mängd kol som vi tappar vid avskogning orsakad av skogsbränder, en del av det är låst bort under längre tidsperioder som svart kol, "Säger Stubbins.

Mycket av sotet som produceras av skogsbränder hamnar på skogsgolvet för att lagras i jorden. Men, som alla med en öppen spis vet, små sotpartiklar tenderar att glida.

Verkligen, i tidigare studier, Stubbins och hans kollegor fann att svart kol från skogsbränder letar sig in i floder. Och dessa floder bär material till havet, inklusive svart kol.

I den forskningen, Stubbins fann att cirka 10% av kolet som transporteras via floder till havet är i form av svart kol. Hans arbete fann också att cirka 2% av allt organiskt material i havet är svart kol.

"Så vi trodde alltid att det svarta kolet i haven kom från landet eftersom det inte finns någon eld i havet, "Säger Stubbins.

Men den raka bilden var på väg att bli mycket mer komplex.

Forskarna undrade om det var möjligt att några av havets svarta kol kan komma direkt från sot som förs ut över vattnet i rökrök. Och i december 2017, de fick en chans att testa denna alternativa väg.

Det var då Thomasbranden började. Den löpbranden brände sig in i historien som den största i modern Kaliforniens historia vid den tiden (den rankas för närvarande som den sjunde). Thomasbranden brann i över en månad, och Santa Ana vindar lyfte tjocka rök och aska över Santa Barbara Channel.

Stubbins och Wagner hade kollegor som skulle ge sig ut på en oceanografisk kryssningskryssning där den rökstarten var på väg. De skulle studera något som inte var relaterat, men de nordöstra forskarna bad dem att se vad som hände under den där plummen och se om det direkt deponerade något svart kol i havet.

Teamet fann att koncentrationen av upplöst svart kol i ytvattnet under rökplummen höjdes med 13% jämfört med andra provtagningsstationer. De fann också att när de själva lägger in en del av askan som samlats upp från elden i havsvatten, det släppte ut mycket löst svart kol.

Med hjälp av den informationen, forskarna beräknade hur mycket upplöst svart kol som skulle dyka upp i vattnet under rökplommon och vad den isotopiska signaturen för det materialet ska vara. Och det var då de stötte på ett problem.

Även om forskarna identifierade en förhöjd koncentration av löst svart kol i ytvattnet, det var inte tillräckligt att flytta isotopsignaturen för att matcha modellen de hade beräknat.

"Det lämnar en gåta, fortfarande, "Stubbins säger." Hur mycket av det svarta kolet transporteras direkt under dessa stora händelser kontra konsekvent via floder och deponering av fossilt bränsle [produkter]? "

Stubbins har några idéer om vad som kan ha hänt. Forskningskryssningen anlände till provtagningsplatsen när branden hade börjat släppa ut mindre rök över havet, så kanske de missade toppmomentet. Och kanske, han säger, några av de sotiga partiklarna sjönk till botten av havet och begravdes i sedimenten.

Oavsett, forskarna tror inte att floder var ansvariga för de förhöjda koncentrationerna av upplöst svart kol under rökplommon. Som de beskriver i en artikel som nyligen publicerades i Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , om upplöst svart kol i havsvatten kom från floderna, de skulle förvänta sig att samma vatten som innehöll som transporterade sot också skulle vara mindre salt. Verkligen, de var inte. Så det verkar stödja hypotesen, de positiva, att aska från elden kan vara den mer direkta källan till svart kol under rökplommon.

En annan forskningsstudie av Stubbins fann att den isotopiska signaturen för det lösta svarta kolet som finns i floder inte matchar det för det svarta kolet i havet under mer normala förhållanden.

Oavsett, Stubbins säger, detta är första gången som den direkta tillförseln av svart kol till havet från eldrök har studerats. "Det faktiska beloppet som hamnade i havet under den specifika händelsen var svårt att kvantifiera, "säger han. Men Stubbins säger att det är viktigt att ta reda på hur detta kan påverka den bredare koldioxidcykeln.

"Skogsbränder blir mer framträdande, "säger han." Är detta sätt att leverera svart kol till haven sannolikt att öka i framtiden? Dessa saker matar tillbaka till svarta kolcykeln på sätt som vi inte riktigt förstår ännu, och vi måste börja sätta ihop dessa budgetar för samtida svarta kolcykler. "