Med sitt varma väder och sina sandstränder, Hawaii är en magnet för turister varje år. Detta unika ekosystem lockar också markforskare som är intresserade av vilka överraskningar som kan ligga under deras fötter.

I en ny tidning som publicerades i Geoderma, Europeiska forskare beskriver hur de använde Hawaii rika jordar för att studera den kritiska rörelsen av fosfor genom miljön. Genom att bättre förstå mängden och typen av fosfor i jorden, de kan hjälpa grödor att bli mer framgångsrika och bibehålla hälsan i våra ekosystem under många år framöver.

Projektet leddes av agroskopforskaren Dr Julian Helfenstein, Prof. Emmanuel Frossard med Institute of Agricultural Sciences, ETH Zürich; och Dr Christian Vogel, en forskare vid Federal Institute for Materials Research and Testing i Berlin.

Teamet använde den kanadensiska ljuskällan (CLS) vid University of Saskatchewan för att analysera de olika typerna av fosfor i sina prover och spåra deras ursprung.

"Vissa synkrotroner vill inte ha någon smuts i strålen, så det gör det svårare att analysera jordprover, "Sade Vogel. Det var därför laget gick till CLS, en anläggning som prioriterar jordbruksforskning och välkomnar markvetenskapliga projekt. Vogel analyserade proverna med hjälp av olika spektroskopitekniker på VLS-PGM-strållinjen vid CLS, som använder extremt starkt ljus.

Fosfor kommer vanligtvis från apatit som finns i berggrunden, Helfenstein förklarade. Så, gruppen blev förvånad över att upptäcka att en del av fosforen i deras vittrade hawaiianska hawaiianska matjordsprover hade härrört från damm som avsattes av luftströmmar. Detta damm, och fosforn i reste tusentals kilometer innan de bosatte sig på ön.

Forskare förväntar sig att hitta apatit i jordar i torra områden där det inte skulle sköljas bort av nederbörd. Så, att hitta bevis på apatit i våta jordar förvånade forskarna.

"I den våta änden av lutningen, dessa jordar är extremt vittrade så primär apatit var borta, men vi hittade fortfarande dessa små apatitkorn i jorden samlokaliserat med kvarts, tyder på att det kommer från någon annanstans. Det kommer inte från botten, det kommer från luften, "Sa Helfenstein.

Teamet samarbetade med atmosfäriska fysiker som använde modellering för att spåra dammets bakåtgående bana, identifiera luftströmmarna som dammet hade rest i och apatitens ursprung.

Frossard förklarade att utökad nederbörd kan leda till mycket gamla och vittrade ekosystem som forskare förväntar sig att kollapsa från begränsad fosfor. Dock, om apatit kommer från någon annanstans, som damm som bärs på luftströmmar, då ser du friskt, produktiva ekosystem. Detta hjälper till att förklara växttillväxt på mycket vittrade jordar på Hawaii.

Frossard har arbetat med klimatsekvenser i decennier, inklusive att studera klimatgradienten i de kanadensiska prärier, och har följt nyheter från CLS sedan det byggdes 1999.

"Det jag ser här är ett mycket kraftfullt instrument - det faktum att de tillåter oss att studera mark är verkligen något fantastiskt. Det gör att vi kan förbättra våra kunskaper inom biologi och i jordens kemi."

Teamet ser fram emot att avslöja fler miljöhemligheter i framtiden.