Το νερό που διακινείται μέσα από τον κοίλο βλαστό ενός ζωντανού φυτού Equisetum (πολυκόμπι, γνωστό και ως «ουρά του αλόγου») κατέγραψε την πιο ακραία ισοτοπική υπογραφή οξυγόνου που έχει μετρηθεί ποτέ σε οποιοδήποτε γήινο υλικό. Η ανακάλυψη αυτή διευρύνει τα γνωστά χημικά όρια του νερού στη Γη και αναγκάζει τους επιστήμονες να επανεξετάσουν τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά, τα απολιθώματα και ακόμη και τα ερημικά κλίματα καταγράφουν τη διαδικασία της εξάτμισης.
Μια απρόσμενη ανακάλυψη μέσα σε έναν βλαστό
Κατά μήκος του λείου, αρθρωτού βλαστού ενός σύγχρονου φυτού πολυκόμπι, το νερό ανεβαίνει από τη βάση προς την κορυφή και αποκτά ολοένα και πιο «περίεργη» χημική σύσταση ως προς το οξυγόνο. Λαμβάνοντας δείγμα νερού από τη βάση έως την κορυφή, ο δρ. Zachary Sharp από το Πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικού απέδειξε ότι ο ίδιος ο βλαστός συγκεντρώνει σταδιακά βαρύτερο οξυγόνο, καθώς η υγρασία διαφεύγει στον ξηρό αέρα διαβάζουμε στο earth.com.
Οι τιμές που ξεκινούσαν από φυσιολογικά επίπεδα στη βάση έφτασαν σε τόσο υψηλό εμπλουτισμό στην κορυφή, που ξεπέρασαν κάθε προηγούμενη μέτρηση στη Γη. Επειδή αυτή η χημική μεταβολή συμβαίνει μέσα σε ένα φυτό –και όχι σε ακραίο περιβάλλον–, οι επιστήμονες καλούνται να επανεξετάσουν πώς η εξάτμιση επηρεάζει το νερό πολύ πριν φτάσει στα φύλλα.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Η εξάτμιση μέσα στον βλαστό
Η εξάτμιση απομακρύνει νερό από τον βλαστό καθώς αυτό ανεβαίνει, ακόμη και πριν φτάσει στα φύλλα. Καθώς τα σταγονίδια διαφεύγουν μέσω των τοιχωμάτων του βλαστού, τα ελαφρύτερα μόρια νερού εξατμίζονται πρώτα, αφήνοντας πίσω το βαρύτερο οξυγόνο. Έτσι, κάθε υψηλότερο σημείο ξεκινά ήδη με «εμπλουτισμένο» νερό και χάνει κι άλλο, δημιουργώντας μια έντονη κλίση μέχρι την κορυφή. Η ζέστη και οι ξηροί άνεμοι ενισχύουν τη διαδικασία αυτή, κάτι που εξηγεί περίεργες μετρήσεις οξυγόνου σε φυτά ερήμων.
Τα άτομα οξυγόνου ως «ίχνη»
Το οξυγόνο στο νερό λειτουργεί σαν χημικό αποτύπωμα που δείχνει την προέλευση και την πορεία της υγρασίας. Υπάρχουν διαφορετικά ισότοπα οξυγόνου (άτομα με διαφορετικό βάρος), τα οποία αποκαλύπτουν αυτή τη σύνθεση. Κατά την εξάτμιση, τα ελαφρύτερα ισότοπα φεύγουν πρώτα, αφήνοντας το νερό πλουσιότερο σε βαριά ισότοπα. Αν δεν ερμηνευτεί σωστά, αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει σε λάθος συμπεράσματα για το αν ένα περιβάλλον ήταν πιο υγρό ή πιο ξηρό.
Τρεις διαφορετικές «υπογραφές» οξυγόνου
Η ταυτόχρονη ανάλυση τριών ισοτόπων οξυγόνου επιτρέπει στους επιστήμονες να ξεχωρίσουν αν μια αλλαγή οφείλεται στην εξάτμιση ή στην αρχική σύσταση του νερού. Η ομάδα του Sharp παρακολούθησε και τα τρία ισότοπα μέσα στον βλαστό, επιτρέποντας πιο ακριβή μοντέλα. Αυτό είναι κρίσιμο, γιατί το βαρύ οξυγόνο είναι σπάνιο και μικρά λάθη μπορεί να αλλοιώσουν τα αποτελέσματα.
Πέρα από τα όρια της Γης
Τα φυτά Equisetum έχουν ιστορία που φτάνει έως τη Δεβόνια περίοδο, περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια πριν. Στο συγκεκριμένο φυτό, το ποσοστό βαρέος οξυγόνου αυξήθηκε τόσο πολύ από τη βάση προς την κορυφή, που ξεπέρασε κάθε γνωστό όριο. «Αν έβρισκα αυτό το δείγμα, θα έλεγα ότι προέρχεται από μετεωρίτη», δήλωσε χαρακτηριστικά ο Sharp.
Το «παγιδευμένο» νερό στα απολιθώματα
Μέσα στους ιστούς του φυτού σχηματίζονται μικροσκοπικές δομές πυριτίου, τα λεγόμενα φυτολίθια, που διατηρούνται και μετά τον θάνατο του φυτού. Ωστόσο, η χημική τους υπογραφή δεν ταιριάζει πάντα με το νερό που κυκλοφορεί στον βλαστό. Αυτό σημαίνει ότι τα απολιθώματα μπορεί να δίνουν λανθασμένες ενδείξεις για το παρελθόν κλίμα.
Νέα δεδομένα για τα επιστημονικά μοντέλα
Η έρευνα οδήγησε σε αναθεώρηση βασικών παραμέτρων των μοντέλων εξάτμισης, ώστε να αντανακλούν καλύτερα την πραγματικότητα. Αυτό βοηθά στην ερμηνεία περίεργων δεδομένων από φυτά και ζώα που ζουν σε ξηρά περιβάλλοντα.
Οι επιστήμονες μπορούν πλέον να χρησιμοποιήσουν τέτοια δεδομένα για να ανακατασκευάσουν το κλίμα αρχαίων εποχών, ακόμη και από την εποχή των δεινοσαύρων. Ωστόσο, απαιτείται προσοχή, καθώς οι μετρήσεις μπορεί να είναι παραπλανητικές χωρίς το κατάλληλο πλαίσιο.
Ένα νέο εργαλείο για το μέλλον
Η μελέτη ανοίγει νέους δρόμους για την κατανόηση του κλίματος και της εξέλιξης της ζωής στη Γη. Τα «ακραία» αυτά χημικά αποτυπώματα δίνουν στους επιστήμονες ένα νέο εργαλείο για να δοκιμάσουν και να βελτιώσουν τα κλιματικά μοντέλα, αλλά και να κατανοήσουν καλύτερα τα απολιθώματα και τα φυσικά περιβάλλοντα.
