Ocean pamięta dzięki izotopom: Grenlandia zmienia „kod neodymowy” Północnego Atlantyku

Od dłuższego czasu w głębinach Północnego Atlantyku naukowcy rejestrują intrygujące epizody występowania anomalnie „nieradiogennego” neodymu w fazach dennych i autogenicznych. Tradycyjnie zjawiska te interpretowano jako wyraźne ślady potężnych zdarzeń lodowcowych lub gwałtownych przesunięć w cyrkulacji głębinowej. Jednak najnowsze badania rzucają zupełnie nowe światło na tę kwestię, sugerując, że rozwiązanie zagadki znajduje się na lądzie – w dynamicznie zmieniających się krajobrazach południowo-zachodniej Grenlandii, które ulegają procesom gwałtownej deglacjacji.

Zespół badawczy przeprowadził szczegółowe porównanie składu izotopowego neodymu (Nd) w wodach rzecznych oraz w osadach dennych w obrębie zlewni o zróżnicowanym czasie ekspozycji po ustąpieniu lądolodu. Analizy te wykazały, że mamy do czynienia z niezwykle dynamicznym procesem chemicznym, w którym wiek odsłoniętego terenu bezpośrednio wpływa na sygnaturę izotopową trafiającą do wód oceanicznych. Obraz ten zmienia się wraz z upływem czasu od momentu wycofania się lodu.

Badania ujawniły konkretne zależności liczbowe w zależności od stadium deglacjacji danego obszaru:

• w zlewniach, które zostały niedawno odsłonięte spod lodu, rozpuszczony neodym w wodzie jest o około 8 jednostek εNd mniej radiogenny niż ten znajdujący się w osadach;
• w basenach o dłuższym czasie ekspozycji rozpuszczony neodym staje się o około 10 jednostek εNd bardziej radiogenny, a frakcja zawiesinowa wykazuje wzrost o około 3 jednostki εNd;
• w dojrzałych zlewniach różnica między składem wody a osadem kurczy się do zaledwie 1 jednostki εNd.

Mechanizm stojący za tymi zmianami nie jest wynikiem nieuchwytnych procesów, lecz wynika z fizyki wietrzenia postępującego w czasie. W pierwszej kolejności niszczeniu ulegają minerały o niskim stosunku samaru do neodymu (Sm/Nd), a następnie zmienia się rola drobnych frakcji w świeżo odsłoniętych osadach, które są stopniowo wymywane. To właśnie ta lądowa ewolucja jest w stanie znacząco przesuwać neodymowe „podpisy” w toni wodnej Północnego Atlantyku, wpływając na interpretację danych oceanicznych.

Dlaczego te odkrycia są tak istotne dla współczesnej nauki i paleooceanografii? Izotopy neodymu pełnią rolę swoistych „kompasów”, pozwalając na rekonstrukcję pochodzenia mas wodnych oraz zmian w cyrkulacji głębinowej w minionych epokach geologicznych. Nowe dane pozwalają na znacznie dokładniejsze odczytywanie dawnych epizodów zaniku pokryw lodowych oraz lepszą kalibrację interpretacji sygnałów neodymowych w tym strategicznym regionie świata.

W trosce o transparentność i rzetelność naukową autorzy badania wskazują, że pełne dane dotyczące izotopów Nd oraz pierwiastków ziem rzadkich (REE) są publicznie dostępne za pośrednictwem Arctic Data Center. Umożliwia to innym badaczom weryfikację wyników i dalsze zgłębianie skomplikowanych relacji między kriosferą a hydrosferą w dobie globalnych zmian klimatycznych.

Kiedy lodowiec się cofa, pozostawia po sobie nie tylko wodę i skały, ale także unikalny chemiczny zapis czasu, który ocean trwale wplata w swoją pamięć. Wyniki tych badań po raz kolejny dowodzą, że ląd i ocean nie są oddzielnymi bytami, lecz stanowią jeden, wspólnie oddychający system planetarny. Zrozumienie tego „chemicznego pisma” jest niezbędne, by w pełni pojąć mechanizmy rządzące historią i przyszłością naszej planety.