För att förstå den globala kolcykeln, "svart kol" - sönderfallsresistenta kolmolekyler som förändrats genom exponering för eld eller förbränning - har länge antagits ha sitt ursprung på land och arbeta sig till havet via floder och bäckar. Ett oväntat fynd publicerat idag i Naturkommunikation utmanar det långvariga antagandet och introducerar ett lockande nytt mysterium:om oceaniskt svart kol skiljer sig väsentligt från det svarta kolet som finns i floder, Var kom det ifrån?

"Signaturen för oceaniskt löst svart kol skiljer sig mycket från den för flodupplöst svart kol, väcker en mängd grundläggande frågor, sa Sasha Wagner, en Rensselaer Polytechnic Institute biträdande professor i jord- och miljövetenskap och huvudförfattare till forskningen. "Finns det andra källor till löst svart kol? Bryts det ner i floder, binds i sediment, eller förändrats till oigenkännlighet innan det når det öppna havet? Är det vi har mätt verkligen härrörande från brand?"

Genom att ifrågasätta ursprunget till det oceaniska svarta kolet, forskningen publicerad i Naturkommunikation faktiskt sammanställer ett pussel som Wagner har utforskat. Radiokoldatering visar att upplöst svart kol i de djupa haven är så mycket som 20, 000 år gammal, medan beräkningar uppskattar att floder kan ersätta hela mängden löst svart kol i havet på cirka 500 år. Om så mycket löst svart kol har rört sig nedför floden till havet, tydligen i årtusenden, varför hittar inte forskarna mer av det?

När man undersöker sådana frågor, Wagner utvecklade en ny teknik för att analysera svart kol. Källor till svart kol har traditionellt spårats med hjälp av ett förhållande mellan molekylära proxies. Men, med tanke på att förhållandet lätt ändras vid exponering för solljus, metoden är opålitlig när den används i vattenmiljöer. Wagners nya tillvägagångssätt innehåller kolisotoper - varianter av kol som innehåller olika antal neutroner - för att urskilja olika källor till löst svart kol. Genom att utföra stabil kolisotopanalys på de individuella proxymolekylerna, det blir möjligt att spåra terrestra källor av svart kol när det rör sig från jordar till havet.

I hennes nyligen publicerade forskning, Wagner använde tekniken för att ställa en bred fråga, jämför prover tagna från Atlanten och Stilla havet med stora floder inklusive Amazonas, Mississippi, Kongo, och två arktiska floder.

Resultaten visar att oceaniskt löst svart kol innehåller en betydligt högre andel kol-13 (en isotop av kol-12 som har en extra neutron) än löst svart kol som finns i globala floder.

"Värdena är verkligen olika, och medan vi fortfarande är i början av att använda den här metoden, det resultatet säger oss att det svarta kolet i havet inte kommer från floder, Wagner sa. "Riverine upplöst svart kol når inte haven, och det tar upp många spännande alternativ som vi borde utforska."

"Användningen av isotopförhållanden för att urskilja det separata ursprunget för svart kol från sjöar och vattendrag från det som finns i havet har stört vissa långvariga uppfattningar i forskarsamhället." sa Curt Breneman, dekanus vid Rensselaer School of Science. "Sasha Wagners innovativa inställning till denna övertygande fråga är ett bra exempel på hur fakultetsmedlemmar på Rensselaer fortsätter att flytta tillbaka vetenskapens gränser framåt genom att ställa svåra frågor och utmana status quo."