Under många år, forskare har spekulerat i att havsåning med järn kan hjälpa till att avvärja klimatförändringarna. Järn i havsvatten främjar tillväxten av växtplankton, som i sin tur slukar koldioxid från atmosfären genom fotosyntes. Järn tillåter i princip havet att suga upp kol.

Men bara upplöst järn, inte de olösta partikelformerna, ansågs stimulera växtplanktontillväxt, trots järnets låga löslighet i havsvatten och mängden partikeljärn i havet. Ytterligare, mängden järn snarare än dess kemiska signatur ansågs bestämma hastigheten för växtplanktontillväxt.

Nu har ett tvärvetenskapligt team av forskare under ledning av Elizabeth M Shoenfelt och Benjamin Bostick från Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory upptäckt att partikelformigt järn stimulerar tillväxten av växtplankton, och att den kemiska formen som partikelformigt järn tar är avgörande för havets fotosyntes – inte bara mängden tillgängligt järn. Teamet fann att järnet i damm och sediment som kommer från glaciärer är bättre på att främja växtplanktontillväxt och fotosyntes än järn som finns i damm från andra källor. Det betyder att glaciärer kan spela en större roll i kolets kretslopp än man trott.

"Det är inte så att lösligt järn inte spelar någon roll, men partiklar, som är de största komponenterna i järnet i havet, kan göra en hel del, sa Bostick.

Resultaten, publicerades i 23 juni-upplagan av tidskriften Vetenskapliga framsteg , visa att i laboratoriekultur, en välstuderad kustdiatom växer lika bra med partikelformigt järn kontra lösligt järn, och upp till 2,5 gånger snabbare, och med större fotosynteseffektivitet, när de matas med en form av partikelformigt järn som produceras genom slipning av glaciärer mot sten. Författarna uppskattar att kolupptagningshastigheten för kiselalger som förbrukar glaciärproducerat järn skulle vara fem gånger högre än de som förbrukar icke-glaciärjärn när ökad tillväxt och fotosynteshastigheter kombineras.

Tidigare forskning har visat att under istiden, havskoncentrationerna av järn tenderar att stiga. Glaciärer maler upp järnrik berggrund som ligger under isen när de sträcker sig och drar sig tillbaka genom säsongscykler. Det resulterande järndammet förs med vinden ut till havet. Men ingen hade kopplat de kemiska former av järn som finns i glaciärproducerat damm kontra andra former till växtplanktonfotosyntes.

"I grund och botten glaciärer gör gödningsmedel för havet, " sa Bostick. "Vi visar att det inte bara är hur mycket damm glaciärerna gör, men det faktum att glaciärerna maler upp vissa typer av stenar som gör stor skillnad."

Forskargruppen tog det så kallade glaciogena dammet som de använde i laboratoriekulturen från Sydamerikas Patagonia-region. Men de sa att mineralogin för glaciogent damm är liknande runt om i världen. Vattnet de använde kom från södra oceanen.

Teamets resultat skapar ett antal vägar för framtida forskning. Dessa inkluderar att studera de geologiska uppgifterna för att identifiera förändringar i de kemiska former av järn som finns tillgängliga i havet över tid, och matcha dem till isfluktuationer, sa Bostick. Han sa att ytterligare studier kan använda genetik för att studera hur kiselalger använder järn.

"Vi skulle vilja veta mekaniskt hur det händer, ", sa Bostick. "Detta låter dig förstå hur systemet kan manipuleras, så att vi kan veta hur miljön skulle reagera."

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University:blogs.ei.columbia.edu .