En støvpartikels rejse forbinder sand til himlen til havet.
En støvpartikel kan tage på en stor rejse. Det starter på land; den fortsætter i luften, hvor vindene fører partiklen op, op og væk. Og - i hvert fald for nogle støvpartikler- den saga kunne ende med et fald i havvand tusindvis af miles fra hvor den begyndte.
Støv forbinder iboende Jordens sand, himmel og have. Partikler, der falder i vand, kan levere næringsstoffer, der nærer livet i havet, hvilket skaber store algeopblomstringer. Forskere lærer mere om processen, men der er mange spørgsmål, de stadig ikke har besvaret om, hvordan - og hvis - det virker.
I en ny undersøgelse offentliggjort i dag i journalen Videnskab, har videnskabsmænd besvaret et tidligere mysterium. De har vist, at mere støv faktisk skaber mere fytoplankton.
"At forstå, hvordan havet fungerer, er en underliggende motivation," siger Toby Westberry, botaniker ved Oregon State University og avisens hovedforfatter. "Det er stort og stadig dårligt forstået i mange henseender."
Meget af verdens støv begynder sin rejse i verdens ørkener. Vinde, der blæser hen over sandet, kan transportere nogle fine partikler væk. Og jo længere sandet sidder ét sted, jo mere støv genererer det sted: Verdens store støvgenerator ligger i Nordafrika: Saharas store vidder.
Derfra er støvpartikler passagerer i verdens vindmønstre. For eksempel kan nordafrikansk støv ride de vestlige områder til Europa, eller det kan ride passatvindene fra Nordafrika over Atlanten.
Uundgåeligt falder noget støv ned i verdenshavene undervejs, og losser den last, det transporterede fra ørkenerne - elementer som fosfor og jern. Atmosfæren er heller ikke inert, og tilføjer nye kemikalier til luftbårne partikler: Når støv kører højt gennem himlen på Jordens troposfære, opsamler det nitrogen fra den omgivende luft. Når støv leverer dette nitrogen og andre næringsstoffer til vandet, opmuntrer de planteplankton at blomstre - at tone havene grønt og ændre selve havenes farve.
Atmosfærisk støv er ikke den primære kilde til næringsstoffer for havplanter; videnskabsmænd tror, at de hovedsageligt er afhængige af, hvad der stiger op som vand upwells fra havets dybder. Men støv kan stadig sætte sit præg - især ved at levere jern til dele af havet, der mangler metallet.
Forskere er meget opmærksomme på støvpartikler på grund af deres roller som jernkurer. "Ofte, når vi tænker på støv," siger Douglas Hamilton, en jordforsker ved North Carolina State University, som ikke var forfatter på papiret, "vi forbinder det med det samme til jernet."
Der er mange spørgsmål, der forbliver ubesvarede om denne proces. Hvilken præcis rolle spiller støvet for at fremme fytoplankton? Er der forskellige typer støv, der får planteplankton til at reagere på forskellige måder?
Mest presserende vidste forskerne ikke, at processen fungerede på verdensplan. Tidligere forskning havde vist, at støvstorme kunne forårsage lokale fytoplanktonopblomstringer; eksperimenter havde også vist, at bogstaveligt talt at hælde jern i havvand fremmede planteplanktonvækst. "Vi har gjort dette arbejde, men betyder det faktisk noget?" siger Hamilton. "Vi tror, det gør... det er blevet bevist for isolerede begivenheder, men det er aldrig blevet bevist på globalt plan."
Avisens forfattere forsøgte at besvare det spørgsmål. NASA havde simuleret støvstrømme i atmosfæren mellem 2003 og 2016 baseret på observationer af, hvordan overfladetemperaturer ændrede sig med dagene. Ikke overraskende anførte simuleringerne, at mere støv faldt i regioner omkring Sahara-ørkenen: i have som Middelhavet, Nordatlanten og Det Indiske Ocean.
[Relaterede: Sahara plejede at være fuld af fisk]
Med disse data i hånden vendte forfatterne sig mod satellitmålinger af havene i samme tidsperiode: specifikt observationer af havfarve, som kunne indikere fytoplankton. Faktisk voksede fytoplankton dagene efter simuleringen antydede, at visse dele af havet ville have modtaget et vindfald af støv.
Forskerne så sådanne svar over hele kloden - men blomstringen var ikke altid lige. I nogle områder førte øget støv til et løft i mængden af fytoplankton; i andre gjorde øget støv fytoplanktonet sundere med lysere klorofyl. Hos atter andre syntes støv slet ikke at fremkalde en reaktion.
"Hvorfor skulle det være?" Westberry vidundere. "At vide noget om støvets mineralogi - hvad det er sammensat af, og hvilke næringsstoffer det bærer - ville være nyttigt til dette formål."
Støv er ikke den eneste kilde til mad, der luftdroppes til fytoplankton. Vulkanudbrud og skovbrande spyr begge næringsstoffer ud, der kommer ind i havet. "Vulkanaske er ikke det samme som støv, men formidler næringsstoffer meget det samme," siger Westberry. I mellemtiden videnskabsmænd har linket megabrande i Australien med planteplankton i det sydlige Stillehav. På den anden side af planeten, skovbrande i nordlige skove er forbundet med opblomstringer omkring Nordpolen.
[Relaterede: I konstant mørke migrerer arktisk krill ved tusmørke og nordlys]
"Dette papir er fantastisk, det er fantastisk," siger Hamilton. "Så er det næste spørgsmål: Lige nu, hvad med alle de andre ting, som også er derude? Hvilken effekt har det også?” Et fremtidigt studieområde er menneskelig aktivitet, som forårsager klimaændringer og naturbrande. Vi kan også være ansvarlige for ørkendannelse, hvilket skaber mere sand, som vinden kan føre væk. Og vores industrielle aktivitet - f.eks. forurening og fossile brændstoffer - hælder partikler ud af sig selv. Forskere tror, at disse stoffer kan fodre fytoplankton, men de ved ikke helt, hvordan eller om det virker over hele kloden.
Heldigvis for videnskabsmænd kan de se en opblomstring af deres eget felt. I 2024 vil NASA opsende en satellit kaldet PACE specifikt for at observere fytoplankton i havet.
