News | 01 Juliol 2021

¿Què ens expliquen els sediments del fons del mar sobre el clima de la Terra?

Share

Els fangs que es van depositant lentament al fons dels mars i oceans són arxius que preserven molta informació sobre l’evolució del clima i dels oceans al llarg del temps.

Els sediments dels fons marins són com una mena de llibre que ens explica coses sobre l’evolució del clima en el passat / ICM-CSIC
Els sediments dels fons marins són com una mena de llibre que ens explica coses sobre l’evolució del clima en el passat / ICM-CSIC

Sabies que els sediments dels fons marins són com una mena de llibre que ens explica coses sobre l’evolució del clima en el passat? De la mateixa manera que els anells dels arbres ens proporcionen informació sobre la pluviositat, sequera i altres condicions ambientals del passat, els fangs que es van depositant lentament al fons dels mars i oceans són arxius que preserven també molta informació sobre l’evolució del clima i dels oceans al llarg del temps.

Aquesta informació enregistrada als sediments marins, però, no és fàcil de llegir; ja que està codificada de múltiples maneres, per exemple en forma de relacions d’elements químics, de molècules orgàniques o de relacions isotòpiques, tant del mateix sediment marí com de determinats fòssils d’organismes que hi trobem sovint.

La codificació a través de determinades molècules orgàniques, els anomenats biomarcadors moleculars, ens proporciona informació, per exemple, sobre la temperatura superficial de l’aigua del mar en el passat. En aquest cas en concret s’estudien uns compostos anomenats alquenones que són sintetitzats a les capes més superficials de la columna d’aigua pels haptòfits, un grup d’algues unicel·lulars que formen part del fitoplàncton.

En aigües més calentes, aquestes algues produeixen més alquenones amb dobles enllaços, mentre que en aigües més fredes, en fan més amb tres dobles enllaços. Aquests compostos són molt resistents a la degradació i, quan les algues moren, cauen a través de la columna d’aigua i van acumulant-se als sediments del fons oceànic.

L’anàlisi d’aquests compostos en els sediments marins permet reconstruir la temperatura de les aigües superficials en el moment en què els haptòfits van viure i els van sintetitzar. Per això, aquesta relació de compostos és un dels ‘paleotermòmetres’ més àmpliament emprats en els estudis paleoceanogràfics

Els fòssils marins també parlen dels oceans del passat

Pel que fa a fòssils que sovint trobem als sediments marins, un dels més interessants per a les reconstruccions paleoceanogràfiques són els foraminífers, que són organismes unicel·lulars que formen closques de carbonat càlcic.

La relació entre el magnesi i el calci d’aquestes closques també es fa servir com a paleotermòmetre, mentre que la relació entre els diferents isòtops d’oxigen s’utilitza normalment per establir el marc temporal, és a dir, per tenir una primera aproximació de l’edat del sediment estudiat. Per afinar més en les datacions, aquests foraminífers també es poden datar mitjançant carboni 14, un isòtop radioactiu del carboni molt emprat també en datacions arqueològiques.

A l’Institut de Ciències del Mar (ICM), en el sí del Grup de Biogeoquímica Marina, Atmosfera i Clima, s’estudien aquests registres sedimentaris per a la realització de paleoreconstruccions. Pel que fa a zones d’estudi, en el passat els investigadors i les investigadores s’han centrat principalment en els oceans Pacífic i Austral, sobretot pel paper que exerceixen en la regulació de les concentracions de diòxid de carboni a l’atmosfera. Tanmateix, més recentment s’estan realitzant reconstruccions de la Mediterrània a diferents escales temporals.

A la Mediterrània Central, a l’Estret de Sicília, per exemple, l’equip científic ha generat recentment un registre de més d’un milió d’anys en base a biomarcadors moleculars on, entre d’altres paràmetres, s’han reconstruït els canvis en la temperatura superficial marina amb el paleotermòmetre de les alquenones comentat anteriorment.

Aquest registre és totalment pioner, ja que els altres que s’han publicat fins ara utilitzant aquest mateix mètode per a la Mar Mediterrània tan sols cobreixen els darrers 250,000 anys. Concretament, en aquest nou registre s’observen clarament les oscil·lacions tèrmiques associades amb les alternances característiques entre períodes freds (glacials) i calents (interglacials) que han dominat la Terra durant els darrers milions d’anys, amb periodicitats d’entre 41,000 anys antigament i de 100,000 anys més recentment.

A banda d’això, aquest mateix grup d’investigació està treballant en el desenvolupament de nous mètodes per reconstruir altres paràmetres importants com per exemple els nivells d’acidesa (pH) i d’oxigen dissolt a l’aigua de mar, o la concentració de nutrients. Pel que fa al pH, en col·laboració amb investigadors i investigadores de la Facultat de Geologia de la Universitat de Barcelona (UB), s’està posant a punt l’anàlisi precisa de la relació d’isòtops de bor de les closques dels foraminífers  i, en relació amb els nivells d’oxigen, s’està treballant amb una sèrie de compostos orgànics que es degraden de manera diferent segons la quantitat d’oxigen disponible.

Finalment, pel que fa als nutrients s’estan estudiant un altre tipus d’arxius climàtics marins molt prometedors, els coralls d’aigua freda. Aquests coralls presenten un creixement molt lent, i en el seu esquelet també s’hi preserva un registre de canvis mediambientals. A través d’experiments en aquaris a la Zona d’Aquaris i Cambres Experimentals de l’ICM s’està avaluant, per exemple, si l’anàlisi del fòsfor de l’esquelet dels coralls permetria reconstruir les concentracions de fosfat (un nutrient essencial pel fitoplàncton) a l’aigua de mar en el passat.