Havet spelar en stor roll i den globala kolcykeln. Drivkraften kommer från litet plankton som producerar organiskt kol genom fotosyntes, som växter på land.

När plankton dör eller konsumeras, en uppsättning processer som kallas den biologiska kolpumpen transporterar sjunkande partiklar av kol från ytan till djuphavet i en process som kallas marint snöfall. Naturforskaren och författaren Rachel Carson kallade det "det mest fantastiska snöfallet på jorden."

En del av detta kol förbrukas av havets liv, och en del bryts kemiskt ned. Mycket av det transporteras till djupa vatten, där den kan finnas kvar i hundratals till tusentals år. Om de djupa haven inte lagrade så mycket kol, jorden skulle vara ännu varmare än den är idag.

I en nyligen genomförd studie, Jag arbetade med kollegor från USA, Australien och Kanada för att förstå hur effektivt den biologiska pumpen fångar upp kol som en del av detta marina snöfall. Tidigare försök att besvara denna fråga mätte ofta marint snöfall på ett visst referensdjup, såsom 450 fot (150 meter). I kontrast, vi ägnade mer uppmärksamhet åt djupet av något som kallas den eufotiska zonen. Detta är havsskiktet nära ytan, där tillräckligt med ljus tränger in för att fotosyntes ska ske.

Vi redogjorde mer exakt för hur djupt den eufotiska zonen sträcker sig genom att använda klorofyllsensorer, som indikerar förekomsten av plankton. Detta tillvägagångssätt avslöjade att den solbelysta zonen sträcker sig längre ner i vissa delar av havet än i andra. Med hänsyn till denna nya information, vi uppskattar att den biologiska pumpen transporterar dubbelt så mycket värmefångande kol ner från ythavet än vad man tidigare trott.

Varför det spelar roll

Det biologiska pumpfenomenet utspelar sig över hela havet. Det betyder att även små förändringar i dess effektivitet avsevärt kan förändra atmosfärens koldioxidnivåer och, som ett resultat, globala klimatet.

Dessutom, ljusgenomträngning varierar regionalt och säsongsmässigt i hela haven. Det är nyckeln till att förstå dessa skillnader så att havsforskare kan införliva biologiska processer i bättre globala klimatmodeller.

Vi övervägde också ett annat havsfenomen som involverar den största djurvandringen på jorden. Det kallas diel vertikal migration, och händer runt om i världen. Var 24:e timme, en massiv våg av plankton och fisk stiger upp från skymningszonen för att mata på natten vid ytan, gå sedan ner till mörkare vatten på dagtid.

Forskare tror att denna process flyttar mycket kol från ytan till djupare vatten. Vår studie tyder på att mängden kol som bärs av dessa dagliga migrationer också måste mätas vid samma gräns där ljuset försvinner, så att forskare direkt kan jämföra det marina snöfallet med den aktiva migrationen.

Hur vi gjorde det

För denna studie, vi granskade tidigare forskning om den biologiska pumpen. För att jämföra resultat, vi bestämde först hur djupt det solbelysta området sträckte sig. Vi hittade denna gräns på djupet där det blev för mörkt för att se några fler klorofyllpigment, som markerar förekomsten av marina växtplanktonlager. Över hela studierna, det djupet varierade mellan 100 och 550 fot (30 till 170 meter).

Nästa, vi uppskattade hur mycket organiskt kol som sjönk ner i djupare vatten i dessa studier, och mätte hur mycket som fanns kvar i partiklar som sjönk ytterligare 330 fot (100 meter) djupare in i skymningszonen. Många varelser lever och livnär sig i dessa djupa vatten, inklusive fisk, bläckfisk, maskar och maneter. Vissa av dem konsumerar sjunkande kolpartiklar, minska mängden marint snöfall.

Att jämföra dessa två siffror gav oss en uppskattning av hur effektivt den biologiska pumpen flyttade kol till djupa vatten. Studierna som vi granskade gav ett brett spektrum av värden. Övergripande, vi beräknade att den biologiska pumpen fångar upp dubbelt så mycket kol som tidigare studier som inte tog hänsyn till det breda utbudet av ljuspenetrationsdjup. Regionala mönster förändrades också:Områden med grunt ljusgenomträngning stod för en högre andel av kolavskiljningen än områden med djupare ljuspenetration.

Vad är fortfarande inte känt

Vår studie visar att forskare måste använda ett mer systematiskt tillvägagångssätt för att definiera havets vertikala gränser för produktion och förlust av organisk kol. Detta fynd är lägligt, eftersom det internationella oceanografiska samfundet efterlyser fler och bättre studier av den biologiska kolpumpen och oceanens skymningszon.

Skymningszonen kan påverkas djupt om nationer försöker utveckla nya mellanvattenfiske, bryta havsbotten för mineraler eller använda den som en dumpningsplats för avfall. Forskare bildar ett samarbete som kallas Joint Exploration of the Twilight Zone Ocean Network, eller JETZON, att fastställa forskningsprioriteringar, främja ny teknik och bättre samordna studier av skymningszoner.

För att jämföra dessa studier, forskare behöver en gemensam uppsättning mått. För den biologiska kolpumpen, vi måste bättre förstå hur stort detta kolflöde är, och hur effektivt det transporteras ut på djupare vatten för långtidslagring. Dessa processer kommer att påverka hur jorden reagerar på ökande utsläpp av växthusgaser och den uppvärmning de orsakar.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.