5 Minutės
Mažesnės druskingumo gruntinio vandens išgavimas ir apibūdinimas
Mokslininkai neseniai vykusios ekspedicijos metu atgavo seriją gruntinio vandens mėginių, kurie suteikia retą galimybę pažvelgti į požeminių skysčių cheminę ir biologinę istoriją. Vyriausioji tyrėja Rebecca Robinson ir kolegos susitelkia į azotą — gyvenimui esminį elementą ir jautrų mikrobiniam perdirbimui rodiklį — kad rekonstruotų, kaip vanduo kito nuo tada, kai buvo izoliuotas po jūrlaukiu.
Robinson paaiškino, kad komanda analizuos azoto kiekį ir jo izotopines paraštes, kad identifikuotų procesus, pakeitusius vandenį per jo tekėjimą ir kaupimąsi. Derindami cheminę analizę su izotopine geochemija ir radiogeniniu datavimu, tyrėjai sieks nustatyti tiek šių neseniai atgautų skysčių kilmę, tiek jų amžių.
Mokslinis fonas: kodėl azotas ir izotopai svarbūs gruntinio vandens tyrimuose
Azotas yra būtinas maistinis elementas visiems gyviems organizmams ir savo ciklą aplinkoje vykdo daugiausia per mikrobų veiklą. Gruntiniuose vandenyse skirtingos azoto formos (tokios kaip nitratai, nitritai, amonio jonai ir ištirpęs organinis azotas) bei jų izotopiniai santykiai atskleidžia, kurios mikrobinės reakcijų grandinės — pavyzdžiui, nitrifikacija, denitrifikacija ar mikrobinis amonio oksidavimas — buvo aktyvios. Šios reakcijos palieka būdingus izotopinius pėdsakus, kuriuos mokslininkai gali aptikti ir interpretuoti.
Izotopų santykių masės spektrometrija (IRMS) bus naudojama azoto izotopų santykiams šiuose mėginiuose išmatuoti. 15N ir 14N santykių variacijos (pateikiamos kaip delta-15N reikšmės) padeda atskirti biologinius nuo geocheminių azoto transformacijos procesų ir gali rodyti, kiek ir kaip intensyviai vanduo buvo perdirbtas per laiką. Papildomas radiogeninis izotopinis datavimas — naudojant sekiklius, tokius kaip anglies-14 (14C) ir helis-4 (4He) — suteiks amžiaus apribojimus tam, kada vanduo paskutinį kartą buvo paviršiuje arba kontaktavo su atmosfera.
Misijos detalės ir analizės metodai
Ekspedicija naudojo specializuotus mėginių ėmimo kolektorius ir grynumo užtikrinimo protokolus, kad išgautų necontaminuotus skysčius iš po jūrlaukiu esančių sluoksnių. Laboratorijoje Robinson nustatys azoto koncentracijas ir izotopinę sudėtį naudodama IRMS. Kiti projekto tyrėjai matuos radiogeninius izotopus, kad įvertintų gruntinio vandens buvimo laikus. Cheminių, izotopinių ir amžiaus duomenų integracija leis komandai sudaryti įkrovos, požeminių srautų kelių ir mikrobinio perdirbimo laiko skalę.
Supratimas, kaip „mažesnės druskingumo“ (freshened) vanduo — t. y. skysčiai, kurių druskingumas mažesnis nei aplinkinio jūros vandens ar porvandenio — sąveikauja su natūraliais gruntinio vandens ištekliais, gali atskleisti procesus, tokius kaip atskiestumas, maišymasis ir mikrobinės bendruomenės pokyčiai. Šios dinamikos svarbios ne tik paleoklimato rekonstrukcijoms, bet ir šiuolaikiniams klausimams, pavyzdžiui, požeminių išteklių valdymui bei giluminės biosferos buveinių įvertinimui.
Bendradarbiavimas, duomenų prieinamumas ir tolesni žingsniai
Reisą vadovavo trys bendrai atsakingi mokslininkai: Rebecca Robinson, profesorius Brandon Dugan (Colorado School of Mines) ir profesorius Karen Johannesson (University of Massachusetts Boston). Platesnė mokslininkų grupė susirinks University of Bremen coring repository (Bremene, Vokietijoje) 2026 m. sausį ir vasarį, kad atliktų papildomus gręžinių analizės darbus, išplėstų duomenų rinkinius ir parengtų preliminarius pranešimus.
Atkasti nuosėdų ir skysčių cores bus archyvuojami ir atiduoti mokslinei bendruomenei po vienerių metų moratoriumo, suteikiant ilgalaikį resursą tolimesniems tyrimams. Visi ekspedicijos duomenys bus prieinami atviroje prieigoje, o rezultatai bus teikiami recenzuojamiems leidiniams. Projektą bendrai finansavo IODP³ ir JAV Nacionalinė mokslo fondas (U.S. National Science Foundation), pabrėžiant bendradarbiavimo ir tarptautinį pobūdį giluminių žemės skysčių tyrimuose.
Pagrindiniai atradimai ir platesnės pasekmės
Nors analizės dar vyksta, taikomas metodas jau atskleidžia kelias svarbias išvadas: azoto izotopai gali atskleisti praeities mikrobinę veiklą ir takus giluminiuose akviferuose; radiogeniniai amžiai padės laike lokalizuoti šiuos procesus; o atvirų duomenų politika leis atlikti palyginamuosius regioninius tyrimus. Kartu šios įžvalgos gerina supratimą apie požeminius biogeochemijos ciklus, kurie daro įtaką globaliems maistingųjų medžiagų biudžetams ir gali padėti modeliuoti, kaip giluminės ekosistemos reaguoja į aplinkos pokyčius.
Eksperto komentaras
Dr. Lina Ortega, hidrogeochemikė iš Institute for Earth and Planetary Science (fiktyvus pavadinimas), pažymi: "Azoto izotopų analizės derinimas su radiogeniniu datavimu yra galingas būdas susieti biologinę veiklą su skysčių istorija. Delta-15N signalai veikia kaip forensiniai žymenys — jie rodo, ką mikroorganizmai padarė su azotu, o radiogeniniai izotopai nurodo, kada tai vyko. Toks procesinis ir laiko lygmens išskyrimas yra esminis rekonstruojant požemines ekosistemas ir vertinant jų atsparumą geologiniais mastais."
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Pagrindinės šio darbo technologijos apima aukštos tikslumo izotopų santykių masės spektrometrus, grynumo užtikrinimo skystų mėginių ėmimo kolektorius ir daugiadisciplininius gręžinių archyvus, leidžiančius koordinuotai analizuoti.Žvelgiant į ateitį, molekulinės mikrobiologijos (DNR/RNR sekoskaita), aukštos skiriamosios gebos mineraloginė analizė ir skaitmeniniai hidrogeologiniai modeliai suteiks pilnesnį vaizdą apie tai, kaip požeminis gyvenimas ir chemija bendrai evoliucionuoja. Šių tyrimų įžvalgos taip pat gali būti pritaikytos anglies ciklo tyrimams, gruntinio vandens išteklių vertinimui ir gyvybės paieškai panašiose egzoplanetų požeminėse aplinkose.
Išvada
Ekspedicijos metu atgautas ir planuojamai analizuojamas mažesnės druskingumo gruntinis vanduo žymi svarbų žingsnį siekiant suprasti skysčių srauto, mikrobinio perdirbimo ir cheminių pokyčių sąveiką po jūrlaukiu. Matavus azoto koncentracijas ir izotopinę sudėtį kartu su radiogeniniais amžiaus žymenimis, tyrėjai rekonstruos tiek šių vandenų istoriją, tiek biogeochemines transformacijas. Bendradarbiavimo ir atviros prieigos principai užtikrina, kad šie mėginiai ir duomenys dešimtmečiams tarnaus pasaulinei mokslinei bendruomenei, plečiant žinias apie giluminę biosferą ir požeminių maistinių medžiagų ciklus.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai