Para ilmuwan telah menggunakan debu kosmik untuk merekonstruksi sejarah es laut Arktik selama 30.000 tahun, menunjukkan pergeseran dramatis yang terkait dengan perubahan iklim. Studi yang diterbitkan di Science menghubungkan cakupan es dengan siklus nutrisi dan dampak ekologis masa depan. Temuan menyoroti bagaimana penurunan es dapat meningkatkan aktivitas fitoplankton dan mengubah jaring makanan.
Es laut Arktik menyusut lebih dari 42% sejak 1979, ketika satelit mulai melakukan pengukuran yang konsisten. Saat es menipis dan mundur, lautan yang terbuka menyerap lebih banyak sinar matahari, mempercepat pemanasan dan berpotensi menyebabkan musim panas tanpa es dalam beberapa dekade mendatang.
Studi yang diterbitkan pada 6 November di Science menggunakan debu kosmik—partikel halus dari bintang yang meledak atau komet yang hancur membawa helium-3—untuk melacak cakupan es kuno. Peneliti mengukur helium-3 dalam inti sedimen dari tiga situs Arktik yang mencakup gradien es modern: satu dekat Kutub Utara dengan cakupan sepanjang tahun, satu lagi di tepi musiman pada September, dan yang ketiga yang tertutup es pada 1980 tetapi sekarang melihat air terbuka secara berkala.
"Ini seperti mencari jarum di tumpukan jerami," kata Frankie Pavia, asisten profesor oseanografi di University of Washington yang memimpin penelitian. "Anda punya jumlah kecil debu kosmik yang turun di mana-mana, tapi Anda juga punya sedimen Bumi yang menumpuk cukup cepat."
Analisis mengungkapkan debu kosmik minimal selama zaman es terakhir sekitar 20.000 tahun yang lalu, menunjukkan es yang persisten yang menghalangi debu mencapai dasar laut. Saat planet memanas setelah zaman es, debu muncul kembali di sedimen, menandakan es yang berkurang.
Menghubungkan es dengan biologi, tim menemukan konsumsi nutrisi oleh foraminifera—diukur melalui tanda kimia di cangkang mereka—paling tinggi selama periode es rendah. "Saat es menurun di masa depan, kami mengharapkan peningkatan konsumsi nutrisi oleh fitoplankton di Arktik, yang berdampak pada jaring makanan," kata Pavia.
Pendorong potensial termasuk peningkatan fotosintesis permukaan dari es yang lebih sedikit atau pengenceran nutrisi oleh air leleh, meskipun diperlukan penelitian lebih lanjut untuk membedakan peningkatan produktivitas. "Jika kami dapat memproyeksikan waktu dan pola spasial penurunan cakupan es di masa depan, itu akan membantu kami memahami pemanasan, memprediksi perubahan pada jaring makanan dan perikanan, serta mempersiapkan pergeseran geopolitik," tambah Pavia.
Penulis bersama termasuk Jesse R. Farmer dari University of Massachusetts Boston, Laura Gemery dan Thomas M. Cronin dari U.S. Geological Survey, serta Jonathan Treffkorn dan Kenneth A. Farley dari Caltech. Karya ini didukung oleh National Science Foundation dan Foster and Coco Stanback Postdoctoral Fellowship.