Forskare har använt kosmiskt stoft för att rekonstruera 30 000 år av arktisk havsishistoria, vilket visar dramatiska skift kopplade till klimatförändringar. Studien, publicerad i Science, kopplar is täckning till näringscykler och framtida ekologiska effekter. Resultaten belyser hur minskande is kan öka fytoplanktonaktivitet och förändra näringskedjor.
Arktisk havsis har minskat med mer än 42 % sedan 1979, då satelliter började med konsekventa mätningar. När isen tunnas ut och drar sig tillbaka absorberar den exponerade oceanen mer solljus, vilket påskyndar uppvärmningen och potentiellt leder till isfria somrar inom kommande decennier.
En studie publicerad den 6 november i Science använde kosmiskt stoft — fina partiklar från exploderande stjärnar eller sönderfallande kometer som bär helium-3 — för att spåra gammal istäckning. Forskare mätte helium-3 i sedimentkärnor från tre arktiska platser som spänner över moderna isgradienter: en nära Nordpolen med året-runt-täckning, en annan vid den säsongsbetonade kanten i september, och en tredje som var istäckt 1980 men nu ser periodisk öppet vatten.
"Det är som att leta efter en nål i en höstack", sa Frankie Pavia, biträdande professor i oceanografi vid University of Washington som ledde forskningen. "Du har den här lilla mängden kosmiskt stoft som regnar ner överallt, men du har också jordens sediment som ackumuleras ganska snabbt."
Analysen visade minimalt kosmiskt stoft under den senaste istiden för cirka 20 000 år sedan, vilket indikerar ihållande is som blockerade stoftet från att nå havsbotten. När planeten värmdes upp efter istiden dök stoftet upp igen i sedimenten, vilket signalerade minskad is.
Genom att koppla is till biologi fann teamet att näringsförbrukning av foraminiferer — mätt via kemiska signaturer i deras skal — var högst under perioder med låg is. "När isen minskar i framtiden förväntar vi oss ökad förbrukning av näringsämnen av fytoplankton i Arktis, vilket har konsekvenser för näringskedjan", sa Pavia.
Möjliga drivkrafter inkluderar förbättrad ytfotosyntes från mindre is eller utspädning av näringsämnen av smältvatten, även om mer forskning behövs för att skilja produktivitetsvinster åt. "Om vi kan projicera tidpunkten och rumsliga mönstren för minskningen av istäckning i framtiden kommer det att hjälpa oss att förstå uppvärmningen, förutsäga förändringar i näringskedjor och fiske, och förbereda oss för geopolitiska skift", tillade Pavia.
Medförfattare inkluderar Jesse R. Farmer från University of Massachusetts Boston, Laura Gemery och Thomas M. Cronin från U.S. Geological Survey, och Jonathan Treffkorn och Kenneth A. Farley från Caltech. Arbetet stöddes av National Science Foundation och en Foster and Coco Stanback Postdoctoral Fellowship.