Кислород в морской воде не только жизненно важен для большинства морских организмов, его концентрация также влияет на химический состав океана и атмосферы над ним. В океанических регионах с очень низким содержанием кислорода, например, большое количество сильнодействующего парникового газа закиси азота, также называемого веселящим газом, производится в результате биогеохимических процессов и затем может выбрасываться в атмосферу.
Несмотря на то, что естественная зона умеренного кислородного минимума (ОМЗ) существует вдоль некоторых восточных границ Атлантического океана, Атлантическая ОМЗ, в отличие от ОМЗ Индийского и Тихого океанов, не считалась областью крайне низкая концентрация кислорода. Однако новые результаты международной исследовательской группы, возглавляемой Кильским кластером передового опыта «Океан будущего» и Центром исследований океана Гельмгольца GEOMAR в Киле, теперь означают, что эта картина должна быть исправлена. Это исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports издательства Nature Publishing Group.
«Причина, по которой районы Атлантики с чрезвычайно низким содержанием кислорода до сих пор не исследованы, проста: они относительно малы и подвижны, в отличие от хорошо известных, больших и стационарных зон минимума кислорода», - объясняет доктор Дамиан Грандл из Бермудского института наук об океане, первый автор настоящего исследования и до недавнего времени ученый в «Океане будущего»/GEOMAR. Крайне низкие концентрации кислорода наблюдаются в Атлантике в океанских водоворотах диаметром до 100 километров, которые мигрируют на запад через океан от побережья Западной Африки. Такие водовороты трудно обнаружить с помощью обычных методов наблюдения, и для этого требуется сочетание спутниковых, планерных и корабельных наблюдений.
Первое наблюдение водоворота с низким содержанием кислорода в Атлантическом океане, однако, было обнаружено Океанской обсерваторией Кабо-Верде, проект, который включает в себя причал для наблюдения за океаном к северу от острова Сан-Висенте Кабо-Верде. «У нас были первые признаки существования этих особых водоворотов, но до сих пор нет точной информации об их внутренней части», - сообщает морской химик доктор Бьорн Фидлер из GEOMAR, руководивший проектом.
При финансовой поддержке Кильского кластера передового опыта «Океан будущего» междисциплинарная группа ученых ждала своего следующего шанса. Это произошло в 2014 году: с помощью спутникового наблюдения они обнаружили потенциальный низкокислородный вихрь, который сформировался у берегов Мавритании и мигрировал в сторону Зеленого Мыса. Оттуда команда развернула автономные носители датчиков, так называемые планеры, чтобы перехватить водоворот. Когда он приблизился к островам, исследователи также смогли взять пробы воды непосредственно из центра водоворота с помощью исследовательского судна Кабо-Верде ISLANDIA.
"Случай также помог нам. В то время, когда мы исследовали вихрь, немецкое исследовательское судно METEOR провело давно запланированную экспедицию для Совместного исследовательского центра 754 в Киле у Кабо-Верде. Мы быстро убедили наших коллег также взять образцы вихря. ", - говорит доктор Фидлер. Он добавляет: «Без хорошей инфраструктуры на островах Зеленого Мыса и долгосрочного сотрудничества с нашими коллегами эта кампания была бы невозможна».
Затем полученные данные и пробы воды были оценены физически, биогеохимически и биологически. «В целом ряде публикаций мы смогли получить новые захватывающие сведения о доселе неизвестном явлении в Атлантике», - говорит доктор Фидлер.
Последнее исследование, опубликованное в Scientific Reports, показывает, что в центре водоворота самые высокие уровни парникового газа закиси азота, когда-либо измеренные в открытой Атлантике, были обнаружены всего на 100-метровой глубине воды. Это может быть связано с процессами, которые могут истощать питательный для растений азот из океана, производя, среди прочего, закись азота в больших количествах, и далее указывает на то, что теперь ученым следует рассмотреть вопрос о пересмотре нашего понимания химических циклов в Атлантике.