Железо присутствует в крошечных концентрациях в морской воде — примерно несколько миллиардных долей грамма на 1 литр. По словам Seth John, доцента кафедры наук о море University of South Carolina, для проведения расчетов он использовал порядка тонны океанической воды. Он отмечает, что суммарный вес железа в тонне воды не превышает массы одной ресницы. Учитывая такую низкую концентрацию железа в морской воде, можно сделать вывод, что содержание этого металла в ней несущественно, объясняет John.
Тем не менее, железо — один из важнейших элементов жизни. Этот металл найден в ферментах, таких как миоглобин, гемоглобин и цитохром Р450. Железо — важный «винтик» в биомеханизме каждой живой клетки. Его дефицит в океане — источнике жизни на Земле — только увеличивает его значение.
По словам Seth John, основная причина, по которой многие учёные обеспокоены концентрациями железа, заключается в том, что оно ограничивает рост фитопланктона — водоросли, которой представлено порядка 1/5 океана.
В бедных железом районах есть много других химических веществ, обеспечивающих рост фитопланктона — основы пищевой цепи: углерод, азот, вода и солнечный свет. Даже незначительное на первый взгляд увеличение концентрации железа может пагубно сказаться на росте фотосинтезирующих организмов и их способности у поглощению углекислого газа.
По мере роста морских водорослей и прочего фитопланктона, они поглощают углекислый газ из атмосферы, преобразовывая его в белки и прочие молекулы, в основу которых положен углерод. Составляющие живые клетки. Для поддержания этого процесса необходимо крайне мало железа — в обычно клетке на каждый атом железа приходится порядка 1 млн атомов углерода, отмечает John. Железо играет важную роль в развитии фитопланктона и поглощении углекислого газа из воздуха. Таким образом, информация о том, как железо попадает в океан, крайне важно для того, чтобы понять нюансы углеродного цикла на планете.
John и его коллеги именно этому посвятили последние несколько лет. Они производили сбор проб морской воды и разрабатывали аналитические методы для определения количества различных естественных изотопов железа в морской воде, которая является одним из средств отслеживания происхождения растворённого металла.
Железо попадает в морскую воду несколькими способами. Отношение устойчивых изотопов 56Fe и 54Fe из этих источников может отличаться от их соотношения в коре Земли. Процессы, ответственные за высвобождение железа из различных источников, различны, в связи с этим и соотношения 56Fe\54Fe не одинаковы.
Одним из источников железа являются океанические отложения. Как привило, железо поступает в океан при практически бескислородных условиях, поэтому преобладает 54Fe. Ещё один источник — пыль из атмосферы. В этом случае доминирует изотоп 56Fe. Используя эту информацию, исследователи смогли установить, где именно происходило растворение железа в морской воде.
John вместе со своим коллегой Tim Conway разработали средство очистки морской воды, позволившее определить соотношение 56Fe\54Fe для более чем 600 проб воды, которые они собрали во время круиза по Северной Атлантике.
В статье, опубликованной в журнале «Nature», они описали результаты своих исследований, согласно которым крупнейшим источником железа в водах Северной Атлантики является, как ни странно это будет звучать, пустыня Сахара. По их мнению, 70-80 процентов железа поступает в океан за счет пыли от пустыни Сахара, переносимой ветрами.
Это открытие помогает определить очень плохо изученный, но крайне важный компонент углеродного цикла Земли.
По словам John, это открытие помогает понять природу изменения климата и установить связаны ли ледниковые и межледниковые циклы с интенсивностью поступления пыли из Сахары в океан.
