Upplöst organiskt kol (DOC) i havet är en av de största poolerna av reducerat kol på jorden. Den är cirka 200 gånger större än den levande biosfären och i storlek jämförbar med den atmosfäriska CO2-reservoaren. På grund av dess komplexitet, mindre än 10 procent av löst organiskt kol har karakteriserats. Det är viktigt att förstå vad denna koldioxidpool är, så vi kan förutsäga hur denna pool av kol kommer att reagera på ökande temperaturer från klimatförändringar.

Forskare från IBM Zürich parade sig med kemiska oceanografer från Zürichs universitet, University of California Irvine och University of California Santa Cruz för att avbilda molekylerna som finns i oceaniskt löst organiskt kol. Denna metod tillåter havsforskare att titta på strukturen hos enskilda molekyler i djuphavsbassänger för att få en bättre förståelse av havets kolcykel. Vår forskning visas idag i den peer-reviewed journal Geofysiska forskningsbrev .

Mystisk sak

Även om upplöst organiskt kol huvudsakligen härstammar från havets yta från moderna växtplankton, paradoxalt, medelåldern (bestämd genom radiokoldatering) är cirka 2, 400 år äldre än vi förväntade oss! Detta indikerar att en del av kolet överlever flera djuphavsblandningscykler. Det finns flera omdiskuterade paradigm för att förklara denna gåta. En stor teori antyder att djuphavskolens långa beständighet förklaras av dess kemiska struktur. Dock, strukturen av löst organiskt kol har aldrig avbildats, tills nu.

Att bryta barriärerna med synergistiska samarbeten mellan discipliner
Nya verktyg inom analytisk kemi tillsammans med kemisk oceanografi bryter ner barriärerna för att få en bättre uppfattning om yt- och djuplöst organiskt kol. Komplexiteten hos föreningar i löst organiskt kol är enorm. Denna oceaniska kolpool innehåller många tusen olika molekyler. På IBM, vi använder ett atomkraftmikroskop (AFM) för att avbilda enskilda molekyler med atomupplösning för att identifiera deras molekylära struktur – en metod som uppfanns av IBM-forskare 2009.

I vår forskning, vi löste prover av upplöst havskol som samlats upp från ytan och djupet (2, 500 m) vatten i norra Stilla havet för att belysa orsaken bakom upplöst organiskt kols återkalkning i haven.

Våra fynd indikerar signifikanta skillnader mellan molekylerna vid ytan och de i djupet. Som jämförelse, molekyler från djupa vatten är mer plana och har färre alifatiska grupper än molekyler på ytan. Dessa resultat stöder hypoteserna om att ålderdomen för upplöst organiskt kol i djuphavet hänför sig till dess strukturella motgång.

Varför ska vi bry oss om löst organiskt kol?

Upplöst organiskt kol är en enorm reservoar av kol, ungefär lika med mängden kol i vår atmosfär. För att förstå kolets kretslopp och hur det kommer att förändras i hav med varmare temperaturer, vi måste förstå motstridigheten bakom denna urgamla pool av marint löst organiskt kol.

I en värld där havsvattnet blir mer och mer förorenat dag för dag, och mot bakgrund av Världsmiljödagen, denna metod kommer att tillåta havsforskare att undersöka enskilda kemiska strukturer som finns i havsbassängerna, för att bättre förstå kolets kretslopp och avslöja "hälsan" i våra hav.