Pressão no mar profundo faz a neve marinha vazar carbono e nitrogénio

Aglomerações afundantes de vida marinha morta demonstraram libertar até metade do seu carbono e mais de metade do seu nitrogénio quando ficam expostas à pressão esmagadora do mar profundo.

Essa libertação impulsionada pela pressão revela uma fonte de alimento, antes não reconhecida, para micróbios de águas profundas e altera a forma como os cientistas contabilizam o carbono que não chega ao fundo do oceano.

Teste de pressão no mar profundo

A vários quilómetros abaixo da superfície, agregados em queda atravessam uma coluna de água com uma pressão esmagadora, que aumenta de forma contínua à medida que a profundidade cresce.

Em tanques com controlo de pressão que reproduziam essas condições, Peter Stief, da Universidade do Sul da Dinamarca (SDU), registou carbono e nitrogénio dissolvidos a escaparem das partículas e a dispersarem-se na água do mar ao redor.

À medida que a pressão subiu até níveis típicos de 3,2 a 6,4 km de profundidade, as perdas aproximaram-se de 50% do carbono das partículas e de até 63% do seu nitrogénio.

Uma fuga tão ampla modifica o que, no fim, alcança o leito marinho e reforça a necessidade de repensar como se entende o transporte de carbono no oceano profundo.

A neve marinha afunda

Oceanógrafos chamam essas massas que descem de neve marinha - flocos soltos formados por organismos mortos e detritos orgânicos pegajosos.

Fragmentos libertados perto da superfície juntam-se em grumos e, depois, a gravidade puxa-os para baixo, levando o carbono das zonas iluminadas para a escuridão.

Em grandes profundidades, muitos micróbios nadam livremente; assim, só o alimento em forma dissolvida que escapa dos aglomerados consegue alcançá-los.

Durante décadas, o oceano profundo pareceu pobre em nutrientes, e por isso as fugas provenientes dessa neve em queda podem mudar a forma como os cientistas imaginam a dieta nas águas profundas.

A pressão provoca fugas de carbono

Com o aumento da profundidade, a pressão hidrostática cresce - resultado do enorme peso da água acima, comprimindo as células por todos os lados.

É provável que a pressão crescente tenha fragilizado as membranas das algas dentro de cada aglomerado, permitindo que moléculas internas se infiltrassem para a água do mar circundante.

Esse escoamento altera a própria partícula: sobra menos material para necrófagos do mar profundo, ao mesmo tempo que aumenta a disponibilidade de alimento nas águas próximas.

O alimento libertado alimenta micróbios

Depois de libertados, esses compostos passaram a compor matéria orgânica dissolvida na água profunda - moléculas ricas em carbono que os micróbios conseguem absorver com facilidade.

Os micróbios aproveitaram esse combustível acessível e, em seguida, usaram oxigénio para o decompor e obter energia para crescimento.

Em apenas dois dias, a contagem de bactérias aumentou cerca de 30 vezes na água do mar alimentada por essa fuga, e o consumo de oxigénio também subiu.

Essa resposta rápida indica que micróbios de águas profundas conseguem elevar a atividade depressa quando proteínas e hidratos de carbono frescos lhes chegam na forma de alimento dissolvido.

Menos carbono chega ao fundo do mar

Com menos material sólido a alcançar o leito marinho, diminui a quantidade de carbono aprisionada nos sedimentos por tempo geológico.

Em vez disso, o carbono que escapa permanece dissolvido na água profunda, onde a mistura lenta pode retê-lo por centenas a milhares de anos.

Já o soterramento em sedimentos persiste por milhões de anos, e esse longo processo de compressão e aquecimento formou grande parte do petróleo e do gás atuais.

“É relevante para compreender processos climáticos e para melhorar modelos futuros”, disse Stief.

Um novo caminho do carbono no mar profundo

Partículas em afundamento ajudam o oceano a afastar carbono do ar, e uma análise recente defendeu que o papel da pressão tem sido subestimado.

Nessas profundidades, a água mistura-se lentamente, o que faz com que o carbono libertado permaneça sem contacto com a atmosfera por mais de 500 anos.

A pastagem do zooplâncton e os micróbios que vivem sobre as partículas ainda removem muito carbono, por isso a fuga causada pela pressão pode não ser o mecanismo dominante.

Blooms que afundam depressa provavelmente criam as condições, o que torna o tamanho e o momento dos picos de plâncton na superfície relevantes para as águas profundas.

As espécies mudam o nível de fuga

Para produzir partículas consistentes, a equipa cultivou diatomáceas - algas microscópicas com carapaças vítreas - e depois deixou que se agregassem.

Entre várias espécies, a pressão gerou o mesmo tipo de fuga, embora cada espécie tenha começado a vazar em pontos diferentes.

Assim, a composição das comunidades perto da superfície pode influenciar quanto carbono se transforma em alimento dissolvido durante uma descida rápida.

Outros grupos de plâncton podem reagir de outra forma, e os cientistas ainda precisam testar se partículas que não são de diatomáceas vazam do mesmo modo.

É necessária mais investigação

O próximo passo é recolher amostras no campo, porque tanques de laboratório não conseguem reproduzir tempestades, predadores e outras dinâmicas caóticas que moldam as partículas no oceano.

Assinaturas químicas específicas podem surgir como açúcares e proteínas dissolvidos em maior quantidade em amostras profundas, quando comparadas com águas de superfície.

Ainda este ano, o grupo da SDU espera participar numa expedição ao Ártico a bordo do navio de investigação alemão Polarstern.

Perfis reais do oceano vão mostrar se a fuga impulsionada pela pressão ocorre com frequência suficiente para remodelar as teias alimentares das águas profundas para além do laboratório.

Os modelos precisam considerar a pressão

Modelos computacionais costumam acompanhar partículas em queda como sólidos, e assim podem ignorar uma via dissolvida que alimenta micróbios.

Incluir uma fuga dependente da pressão transferiria parte do carbono das partículas para a água profunda mais cedo, alterando onde o oxigénio é consumido.

Esses ajustes também podem mudar estimativas sobre quanto carbono chega aos sedimentos, o que influencia quando ele volta a aproximar-se da atmosfera.

Aparentemente, a pressão transforma partículas em queda numa fonte adicional de alimento, permitindo que micróbios profundos cresçam sem esperar por restos no fundo do mar.

Confirmar essa fuga no oceano aberto será essencial, porque os modelos climáticos dependem de onde o carbono permanece e por quanto tempo ele fica retido.

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