Havsbotten som vi känner den löser sig snabbt som ett resultat av mänsklig aktivitet.

Normalt är djuphavsbotten kritvit. Den är sammansatt, i stor utsträckning, av mineralet kalcit (CaCO3) som bildas från skelett och skal av många planktoniska organismer och koraller. Havsbotten spelar en avgörande roll för att kontrollera graden av havsförsurning. Upplösningen av kalcit neutraliserar surheten i CO2, och förhindrar i processen att havsvatten blir för surt. Men dessa dagar, åtminstone i vissa hotspots som norra Atlanten och södra oceanerna, havets kritiga bädd blir mer av en grumlig brun. Som ett resultat av mänskliga aktiviteter är nivån av CO2 i vattnet så hög, och vattnet är så surt, att kalciten helt enkelt löses upp.

Det McGill-ledda forskarteamet som publicerade sina resultat denna vecka i en studie i PNAS tror att det de ser idag bara är en försmak av hur havsbotten med största sannolikhet kommer att påverkas i framtiden.

Långvariga återverkningar

"Eftersom det tar decennier eller till och med århundraden för CO2 att släppa ner till havets botten, nästan all CO2 som skapas genom mänsklig aktivitet finns fortfarande på ytan. Men i framtiden, den kommer att invadera djuphavet, sprids över havsbotten och gör att ännu fler kalcitpartiklar vid havsbotten löses upp, " säger huvudförfattaren Olivier Sulpis som arbetar med sin doktorsexamen vid McGill's Dept. of Earth and Planetary Sciences. "Hastigheten med vilken CO2 för närvarande släpps ut i atmosfären är exceptionellt hög i jordens historia, snabbare än vid någon period sedan åtminstone dinosauriernas utrotning. Och i mycket snabbare takt än vad de naturliga mekanismerna i havet kan hantera, så det väcker oro för nivåerna av havsförsurning i framtiden."

I framtida arbete, forskarna planerar att titta på hur denna upplösning av djuphavsbotten sannolikt kommer att utvecklas under de kommande århundradena, under olika potentiella framtida scenarier för CO2-utsläpp. De tror att det är avgörande för forskare och beslutsfattare att ta fram korrekta uppskattningar av hur marina ekosystem kommer att påverkas, på lång sikt, genom försurning orsakad av människor.

Hur arbetet utfördes

Eftersom det är svårt och dyrt att få mätningar i djuphavet, forskarna skapade en uppsättning havsbottenliknande mikromiljöer i laboratoriet, reproducera avgrundsbottenströmmar, havsvattentemperatur och kemi samt sedimentsammansättningar. Dessa experiment hjälpte dem att förstå vad som styr upplösningen av kalcit i marina sediment och tillät dem att exakt kvantifiera dess upplösningshastighet som en funktion av olika miljövariabler. Genom att jämföra förindustriella och moderna havsbottenupplösningshastigheter, de kunde extrahera den antropogena delen av de totala upplösningshastigheterna.

Hastighetsuppskattningarna för havsbottenströmmar kom från en högupplöst havsmodell utvecklad av University of Michigan fysiska oceanograf Brian Arbic och en före detta postdoktor i hans laboratorium, David Trossman, som nu är forskarassistent vid University of Texas-Austin.

"När David och jag utvecklade dessa simuleringar, tillämpningar för upplösning av geologiskt material på botten av haven var långt ifrån våra sinnen. Det visar bara att vetenskaplig forskning ibland kan ta oväntade omvägar och ge oväntad utdelning, sade Arbic, en docent vid University of Michigan Department of Earth and Environmental Sciences.

Trossman tillägger:"Precis som klimatförändringar inte bara handlar om isbjörnar, havsförsurning handlar inte bara om korallrev. Vår studie visar att effekterna av mänskliga aktiviteter har blivit uppenbara ända ner till havsbotten i många regioner, och den resulterande ökade försurningen i dessa regioner kan påverka vår förmåga att förstå jordens klimathistoria."

"Denna studie visar att mänskliga aktiviteter löser upp det geologiska rekordet på botten av havet, ", säger Arbic. "Detta är viktigt eftersom de geologiska uppgifterna ger bevis för naturliga och antropogena förändringar."