Varför ökar och avtar koldioxidhalterna i atmosfären i samband med de varma och kalla perioderna från jordens förflutna? Forskare har försökt svara på denna fråga i många år, och tack vare kemiska ledtrådar kvar i sedimentkärnor utvunna från djupt i havsbotten, de börjar lägga pusselbitarna.

Ny forskning tyder på att det fanns en förbättrad lagring av inandat kol i djuphavet när nivåerna av koldioxidhalterna i atmosfären var lägre än dagens nivåer. Men ny forskning ledd av en forskare från Texas A&M University har nått ännu längre tillbaka, för första gången avslöjade insikter om atmosfäriska koldioxidnivåer på 50-talet, 000 år före den senaste istiden.

"En av de största okända förhållandena om tidigare klimat är orsaken till atmosfärisk koldioxidvariation över globala varma-kalla cykler, sa Franco Marcantonio, huvudförfattare till studien och professor och Jane och Ken R. Williams '45 ordförande vid Institutionen för geologi och geofysik vid Texas A&M. "Här undersökte vi "hur" av att variera koldioxid med "var" - nämligen, östra ekvatoriska Stilla havet, som är en viktig region i världshavet där, i dag, betydande koldioxid andas ut i atmosfären och den största tillväxttakten av växtplankton finns."

Forskningen publicerades nyligen i Vetenskapliga rapporter , en Nature Research-tidskrift.

För att undersöka uråldriga koldioxidnivåer, Marcantonio och ett team av forskare analyserade en havsbottensedimentkärna utvunnen från det djupa östra ekvatoriska Stilla havet. Den 10 meter långa kärnan spänner över cirka 180, 000 år, och kemin i lagren av sediment ger forskare ett fönster in i tidigare klimat. De kemiska mätningarna de gör tjänar som en proxy för syrenivåerna i djuphavet.

Mätning av små spår av uran- och toriumisotoper, teamet kunde associera perioder med ökad lagring av inandat kol (och låga syrenivåer i djuphavsområdet) med perioder av minskade globala koldioxidnivåer i atmosfären under de senaste 70, 000 år.

"Genom att jämföra vårt högupplösta sedimentrekord av djuphavssyresättning i östra ekvatoriska Stilla havet med andra områden i Stilla havet och södra oceanen, vi finner att Stilla havet, som södra oceanen, är en plats för lagring av koldioxid i djuphavet under perioder med minskade globala CO2-koncentrationer i atmosfären, " sa han. "Viktigt, vi sätter begränsningar på platsen i vattenpelaren för omfattningen av den andade lagrade kolpoolen under kalla perioder.

"Att förstå den tidigare dynamiken i jordens kolcykel är av grundläggande betydelse för att informera och vägleda samhälleligt beslutsfattande i en värmande värld med ökande nivåer av atmosfärisk koldioxid."

Medförfattare till studien var Ryan Hostak, en före detta Texas A&M doktorand som tog sin magisterexamen i geologi 2019; Jennifer E. Hertzberg, som fick sin Ph.D. i oceanografi från Texas A&M 2015 och är nu postdoktor vid Department of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences vid Old Dominion University; och Matthew W. Schmidt, docent i Ocean, Earth and Atmospheric Sciences at Old Dominion. Marcantonio och hans kollegor designade studien, han och Hostak utförde isotopanalyserna, och teamet tolkade uppgifterna.

"Genom att utföra liknande studier i sediment som täcker en bredare sträcka av det djupa Stilla havet, vi kommer att kunna kartlägga omfattningen av denna tidigare djupa pool av andat kol, Marcantonio sa, ser fram emot framtida forskning.