Πώς η τελευταία περίοδος απομάκρυνσης των παγετώνων επηρέασε την ενδιάμεση διείσδυση νερού της Ανταρκτικής στον κόλπο της Βεγγάλης

Η τελευταία περίοδος αποπαγετώνων (~18–10 kyr BP) παρουσιάζει μια μετάβαση από το τελευταίο παγετωνικό στάδιο στο θερμό μεσοπαγετωνικό, που συνοδεύεται από αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας, άνοδο της στάθμης της θάλασσας και λιώσιμο του όγκου των πάγων. Κατά την τελευταία αποπαγετοποίηση, το ατμοσφαιρικό CO₂ αυξήθηκε γρήγορα από 180 σε 265 ppm. Για να κατανοήσετε τον μηχανισμό που εμπλέκεται στην αποπαγετική μετάβαση του ατμοσφαιρικού CO₂ , είναι σημαντικό για εμάς να αντιμετωπίσουμε την απότομη αύξηση του ατμοσφαιρικού CO₂ στη σύγχρονη εποχή.

Στον ωκεανό, τα διαλυμένα στοιχεία σπάνιων γαιών (REE) προέρχονται από ηπειρωτικές εισροές, κυρίως μέσω της εκροής ποταμών, της διάλυσης/καθάρωσης λιθογόνων σωματιδίων που μεταφέρονται από ποτάμια και ανέμους και «ανταλλαγή ορίων» με ιζήματα ηπειρωτικού περιθωρίου. Το Nd υπάρχει κυρίως σε διαλυμένη μορφή στο θαλασσινό νερό (90 έως 95 %), με συγκέντρωση περίπου 10-12 g/g, η οποία αυξάνεται με το βάθος του νερού. Το διαλυμένο εNd δεν είναι ομοιογενές στον ωκεανό λόγω του σύντομου εκτιμώμενου χρόνου παραμονής του Nd στον ωκεανό (από 360 έως 700 χρόνια) (Frank, 2002; Tachikawa et al., 2003; Siddall et al., 2008) σε σύγκριση με τον παγκόσμιο χρόνος κύκλου εργασιών του βαθέως ωκεανού (περίπου 1500 χρόνια) (Broecker and Peng, 1982).

Πολυάριθμες πρόσφατες μελέτες έχουν αποδείξει τις μεγάλες δυνατότητες της ισοτοπικής σύνθεσης Nd (Nd/Nd) που εφαρμόζεται σε δείγματα θαλασσινού νερού, καθώς και σε αυθεντικές φάσεις ή βιογενή ανθρακικά θαλάσσια ιζήματα, να καθιερώνει παρούσες και προηγούμενες υδρολογικές αλλαγές του ωκεανού (Van de Flierdt et. al., 2004· Rutberg et al., 2000· Piotrowski et al., 2005, 2008· Robert et al., 2010· Copard et al., 2010· Colin et al., 2010). Αυτός ο σχετικά νέος διακομιστής μεσολάβησης είναι προς το παρόν καλά αναπτυγμένος και χρησιμοποιείται ευρέως από την κοινότητα της Παλαιοκεανογραφίας.

Με βάση αυτή τη μέθοδο, ο αναπληρωτής καθηγ. Ο Zhaojie Yu από το IOCAS, Κίνα, ανέπτυξε μια βαθιά και παραγωγικά συνεργατική μελέτη με αρκετούς Γάλλους ερευνητικούς εταίρους από το Université Paris-Sud, το Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, το Institut de Physique du Globe de Paris-Sorbonne. Αρχικά, μέτρησαν τις συγκεντρώσεις διαλυμένων Στοιχείων Σπάνιων Γης στον Κόλπο της Βεγγάλης χρησιμοποιώντας δείγματα θαλασσινού νερού που ελήφθησαν από μια κρουαζιέρα MD12. Βρήκαν ότι οι αναλογίες MREE/MREE* στα ύδατα του BoB θα μπορούσαν να είναι ένας ακριβής αντιπρόσωπος για τον εντοπισμό λιθογόνων εισροών από το σύστημα ποταμών Γάγγη και Βραχμαπούτρα (G-B). Οι ροές Nd διαλυμένης και επαναμεταλλοποίησης σωματιδίων από το σύστημα ποταμού G-B υπολογίζεται ότι αποτελούν περίπου το 9% και 4% της συνολικής διαλυμένης απόρριψης ποταμού και της ροής «οριακών εισροών».

Το εNd αυτών των δειγμάτων θαλασσινού νερού αναλύθηκαν επίσης και συγκρίθηκαν με ένα κοντινό εNd τέμμα που δημοσιεύτηκε προηγουμένως. Αυτή η σύγκριση υποδεικνύει εποχιακές διακυμάνσεις στο εNd στον Κόλπο της Βεγγάλης για πρώτη φορά, οι οποίες μπορεί να επηρεαστούν σε μεγάλο βαθμό από τις εποχικές αλλαγές της βροχόπτωσης των μουσώνων και των σχετικών εισροών σωματιδίων ποταμού. Χρησιμοποίησαν περαιτέρω μοντέλο πλαισίου για να εκτιμήσουν ποσοτικά και να επιβεβαιώσουν ότι οι εισροές ιζήματος του ποταμού G-B είναι επαρκείς για να εξηγήσουν τις εποχιακές διακυμάνσεις εNd που παρατηρούνται στο BoB. Ένα τέτοιο αποτέλεσμα αλλάζει την αρχική γνώση των γεωχημικών ότι το Nd, του οποίου ο χρόνος παραμονής εκτείνεται σε χιλιάδες χρόνια, θα μπορούσε να ταλαντεύεται σε εποχιακή χρονική κλίμακα στις οριακές λεκάνες που επηρεάζονται από τον μεγάλο ποταμό.

Με βάση τα διαλυμένα αποτελέσματα REE και εNd που ελήφθησαν από το σύγχρονο θαλασσινό νερό, παρουσιάζουν την ισοτοπική σύνθεση νεοδυμίου (εNd) μικτών πλαγκτονικών τρηματοφόρων από τον πυρήνα MD77-176 από ένα ενδιάμεσο βάθος στον Βόρειο Ινδικό Ωκεανό για την ανασύσταση της προηγούμενης εξέλιξης του ενδιάμεσου νερού κατά τη διάρκεια απογοήτευση. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν μια ισχυρή εισβολή ενδιάμεσου νερού της Ανταρκτικής (AAIW) κατά τη διάρκεια της αποπαγετοποίησης, η οποία είναι σύμφωνη με τα αποτελέσματα που αναφέρονται στον Ειρηνικό και τον Ατλαντικό Ωκεανό. Κατά τη διάρκεια της απομάκρυνσης του παγετώνα, ο ενισχυμένος αερισμός του Νότιου Ωκεανού θα μπορούσε να παράγει περισσότερη ανοδική τάση στα βαθιά νερά ταυτόχρονα με την απελευθέρωση CO₂ από το βαθύ ωκεανό. Αυτά τα υπόγεια νερά θα μπορούσαν να ενισχύσουν τη βόρεια εισβολή του AAIW.

Προς το παρόν, η προς βορρά ροή του AAIW βρίσκεται στα 20ºΒ στον Ατλαντικό και στον Ειρηνικό Ωκεανό, αλλά μόνο ως τα 10ºN στον Ινδικό Ωκεανό. Ωστόσο, σε σύγκριση με τη μεσοπαγετώδη περίοδο, η παγκόσμια ενδιάμεση κυκλοφορία του νερού κατά τη διάρκεια της αποπαγώνωσης ήταν πολύ διαφορετική. Ισχυρή βόρεια εισβολή του AAIW κατά τη διάρκεια της αποπαγετοποίησης έχει αναφερθεί στον Ατλαντικό και στον Ειρηνικό Ωκεανό με βάση τα δεδομένα ɛNd και/ή ΔC, υποδηλώνοντας ενισχυμένη παραγωγή και διάδοση του AAIW από τον Νότιο Ωκεανό. Τα δεδομένα ɛNd από τον πυρήνα MD77-176 που αναφέρονται σε αυτή τη μελέτη υποδεικνύουν την παρουσία του AAIW στον Βόρειο Ινδικό Ωκεανό, τουλάχιστον στους 14,5°Β. Αυτές οι μελέτες υποστηρίζουν ότι η ταχεία αύξηση του CO₂ κατά τη διάρκεια της αποπαγώνωσης σχετίζεται στενά με τον αερισμό του Νότιου Ωκεανού.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Ανταρκτική ενδιάμεση διείσδυση νερού στον Βόρειο Ινδικό Ωκεανό κατά την τελευταία αποπαγετοποίηση, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Earth and Planetary Science Letters. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Zhaojie Yu από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών και το Université Paris-Saclay, Christophe Colin,  Ruifang Ma και  Sophie Sepulcre από το Université Paris-Saclay, Laure Meynadier από το Université Parising The Academy Widerot, Shim Επιστημών και του Εθνικού Εργαστηρίου Θαλάσσιας Επιστήμης και Τεχνολογίας του Qingdao, ο Qiong Wu από το Hohai University, Nejib Kallel από το Université de Sfax και Arnaud Dapoigny και Frank Bassinot από το Laboratoire des Sciences du Climat et de nvironnel'.

Η μελέτη υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας, το πρόγραμμα Aoshan Talents του Εθνικού Εργαστηρίου Θαλάσσιας Επιστήμης και Τεχνολογίας Qingdao.

Αναφορές:

1. Zhaojie. Yu (*) , C. Colin, R.Ma, L. Meynadier,  S.M. Wan, L.N. Τραγούδι, Q. Wu, S.Sophie. F. Bassinot. Ενδιάμεσο νερό της Ανταρκτικής διείσδυσης στον Βόρειο Ινδικό Ωκεανό κατά την τελευταία αποπαγετοποίηση. Γράμματα Γης και Πλανητών Επιστημών , 500 (2018), σσ. 67-75. σύνδεσμος：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X18304655#bl0010
2. Zhaojie. Yu (*) , C. Colin, L. Meynadier, E. Douville, A. Dapoigny, G. Reverdin, Q. Wu, S. Wan, L. Song, Z. Xu. Εποχιακές παραλλαγές στη σύνθεση του διαλυμένου ισοτόπου νεοδυμίου στον κόλπο της Βεγγάλης. Γράμματα Γης και Πλανητών Επιστημών , 479 (2017), σελ. 310-321 σύνδεσμος：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X17305186
3. Zhaojie. Yu (*) , C. Colin, E. Douville, L. Meynadier, S. Duchamp-Alphonse,  S.M. Wan, L.N. Τραγούδι, Q. Wu, Z.K. Xu, F. Bassinot. Το ύττριο και το στοιχείο σπανίων γαιών χωρίζονται σε θαλασσινά νερά από τον κόλπο της Βεγγάλης. Γεωχημεία, Γεωφυσική, Γεωσυστήματα ., 18 (2017), σελ. 1388-1403 σύνδεσμος：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2016GC006749