Smältande havsis i Östsibiriska havet. När havsisen smälter löses mineralet ikait upp och koldioxid förbrukas. Denna process är en viktig kolpump, vid sidan av den biologiska pumpen. Bilden är tagen under en forskningsexpedition med isbrytaren Oden sommaren 2014. Foto: Michael Tjernström

Havet är avgörande för planetens kolcykel – och därmed för klimatet. 20-30 procent av den koldioxid som vi människor släppt ut sedan 1980-talet har tagits upp av havet, som därmed dämpar den pågående klimatuppvärmningen.

Näst efter sedimentära bergarter i jordskorpan är djuphaven den del av vår planet som innehåller allra mest kol. Det kol som finns i luften, eller bundet i växter och djur på land, utgör bara en bråkdel av jordens samlade kolförråd. Utan djuphavens långvariga lagring av kol skulle medeltemperaturen på jorden inte vara 15 grader som nu, utan runt 50 grader.

Den biologiska kolpumpen i havet är välkänd. Den bygger på att koldioxid tas upp av växtplankton i ytvattnet, genom deras fotosyntes. När planktonen dör sjunker de ner i djuphavet, där de bryts ner. Vid nerbrytningen frigörs koldioxiden till vattnet igen, men är då så djupt nere att det tar många hundra år innan kolet åter kommer i kontakt med atmosfären. Kolet har ”fångats upp” av havet via biologisk produktion och sedimentation.

Mindre känd kolpump 

Men i de istäckta polarhaven finns också en annan, mycket mindre känd kolpump, i form av mineralet ikait. Forskarna vid Stockholms universitet har nu sett att dess bidrag till koldioxid-upptaget kan vara minst lika stort som den biologiska pumpen.

Ikait är en hydratiserad form av kalciumkarbonat, vilket innebär att varje karbonatmolekyl binder till sex vattenmolekyler. Ikait bildas vanligen i karbonatrikt vatten, vid högt pH och nära fryspunkten, såsom förhållandena ofta är när havsis bildas. 

Följer med ”brines” till havsbotten

När mineralet fälls ut bildas koldioxid, och en del av den frigörs till atmosfären. Men en del av koldioxiden följer också med så kallade ”brines” ner till havsbotten. Brines är koncentrerade saltlösningar som bildas i vattnet när havsisen formas, och som snabbt sjunker eftersom de har så hög densitet.

Ikait är dock ett instabilt mineral, och så snart det blir sommar och temperaturen i vattnet stiger, bryts det snabbt ner igen. När havsisen smälter sker alltså en motsatt kemisk reaktion: ikait löses upp, och då förbrukas koldioxid.

Expedition i Norra ishavet

I den aktuella studien har forskarna använt sig av data som samlades in under en expedition i Östsibiriska havet med isbrytaren Oden sommaren 2014. Fartyget rörde sig över 1200 km av det grunda havet – Arktis största shelfhav – som utgör en del av Norra ishavet och som fortfarande till största delen är istäckt även sommartid.

Med hjälp av WEGAS-apparaten (Water Equilibration Gas Analyzer System), som konstruerats på Östersjöcentrum, kopplad till en spektrometer, tog forskarna kontinuerliga prover för att mäta mängden koldioxid i vattnet och luften. Vid 22 stationer undersöktes också vattnets alkalinitet och innehåll av karbonater.

Nära hälften av koldioxidupptaget

Forskarna kunde se att det fanns en stor rumslig variation i hur mycket ikait som löses upp i olika delar av havet. Men i stora drag kunde de konstatera att upplösningen av ikaiten, som sker sommartid när havsisen smälter, stod för nästan hälften av det sammantagna koldioxidupptaget, medan växtplanktonens primärproduktion stod för resten.

Studien är den första storskaliga fältundersökningen som gjorts, som visar ikaitens roll som kolpump i kalla hav under sommartid. Tidigare har forskare bara studerat ikaitens roll i enskilda isproppar eller gjort experiment inne på labb. 

– Vi kan nu konstatera att upplösningen av ikait är en viktig kolsänka sommartid. Nu behöver forskningen gå vidare och titta på vad som händer storskaligt under vintern, när ikaiten bildas och koldioxid frigörs. Vi vet ännu inte hur mycket av den koldioxiden som går till atmosfären och hur mycket som exporteras via ”brines” ner till havsbotten och vidare till de djupare delarna av polarhaven, där kolet kan bli kvar i några hundra år, säger professor Christoph Humborg vid Östersjöcentrum, som lett studien.

– Om det på grund av klimatförändringarna blir mindre havsis i framtiden, skulle också den potentiella kolinbindningen via de här ”brines” gå förlorad. Men den ”exporten till havsbotten” är ännu inte kvantifierad, så vi vet inte hur stora mängder det handlar om, säger Christoph Humborg.

Datan som studien bygger på finns arkiverad och fritt tillgänglig i Bolincentrets databas.

Läs den vetenskapliga artikeln

Sun et al. 2024: Large-Scale Summertime Variability of Carbonate Chemistry Across the East Siberian Sea: Primary Production Versus Ikaite Dissolution. Journal of Geophysical Research: Oceans.

PS. Om namnet ikait

Namnet ikait har mineralet fått från Ikkafjorden på Grönland där det  först hittades. På denna plats har förhållandena varit de rätta för att det vanligen så instabila mineralet ska bilda höga pelare som växer upp från botten. Lokalbefolkningen trodde länge det var döda vikingar. Läs den spännande historien här: 
De döda vikingarna i Ikkafjorden
Ur tidskriften Havsutsikt 1/2022
 

Text: Michaela Lundell