La professeure distinguée Sonia Kreidenweis de la Colorado State University et son groupe de recherche ont identifié une région atmosphérique inchangée par les activités humaines dans la première étude visant à mesurer la composition des bioaérosols de l'océan Austral au sud de 40 degrés de latitude sud.

groupe de Kreidenweis, basé au Département des sciences de l'atmosphère, ont trouvé que l'air de la couche limite qui alimente les nuages ​​inférieurs au-dessus de l'océan Austral était vierge, exempt de particules, appelés aérosols, produites par des activités anthropiques ou transportées de terres lointaines. Leurs conclusions sont publiées dans Actes de l'Académie nationale des sciences .

Le temps et le climat sont des processus complexes reliant chaque partie du monde à toutes les autres régions, et avec les changements climatiques rapides dus à l'activité humaine, il est difficile de trouver une zone ou un processus sur Terre épargné par les humains. Kreidenweis et son équipe soupçonnaient que l'air directement au-dessus de l'océan Austral éloigné qui entoure l'Antarctique serait le moins affecté par les humains et la poussière des continents. Ils se sont mis à découvrir ce qu'il y avait dans l'air et d'où il venait.

"Nous avons pu utiliser les bactéries présentes dans l'air au-dessus de l'océan Austral comme outil de diagnostic pour déduire les propriétés clés de la basse atmosphère, " a déclaré le chercheur Thomas Hill, co-auteur de l'étude. "Par exemple, que les aérosols contrôlant les propriétés des nuages ​​de SO sont fortement liés aux processus biologiques océaniques, et que l'Antarctique semble être isolé de la dispersion vers le sud de micro-organismes et des dépôts de nutriments des continents australes. Globalement, cela suggère que le SO est l'un des très rares endroits sur Terre qui a été peu touché par les activités anthropiques. »

Des échantillons ont été collectés lors de la campagne de terrain SOCRATES financée par la NSF, dirigé par le chercheur et coauteur Paul DeMott. L'étudiante diplômée Kathryn Moore a échantillonné l'air dans la couche limite marine, la partie inférieure de l'atmosphère qui est en contact direct avec l'océan, à bord du Research Vessel Investigator alors qu'il se dirigeait vers le sud de la Tasmanie jusqu'à la lisière des glaces de l'Antarctique. Le chercheur et premier auteur Jun Uetake a examiné la composition des microbes aéroportés capturés à bord du navire. L'atmosphère est pleine de ces micro-organismes dispersés sur des centaines à des milliers de kilomètres par le vent.

Grâce au séquençage de l'ADN, suivi des sources et des trajectoires de retour en arrière, Uetake a déterminé que les origines des microbes étaient marines, provenant de l'océan. La composition bactérienne a également été différenciée en larges zones latitudinales, suggérant des aérosols provenant de masses terrestres lointaines et d'activités humaines, comme la pollution ou les émissions du sol induites par le changement d'affectation des terres, ne voyageaient pas vers le sud dans l'air antarctique.

Ces résultats contredisent toutes les autres études sur les océans des régions subtropicales et de l'hémisphère nord, qui a constaté que la plupart des microbes venaient des continents au vent. Les plantes et le sol sont de fortes sources de particules qui déclenchent le gel des gouttelettes de nuages ​​en surfusion, connues sous le nom de particules de nucléation de glace. Ce processus réduit la réflectivité des nuages ​​et améliore les précipitations, augmentant la quantité de lumière solaire atteignant la surface et modifiant l'équilibre radiatif de la Terre.

Au-dessus de l'océan Austral, les émissions d'embruns marins dominent le matériau disponible pour former des gouttelettes de nuages ​​liquides. Concentrations de particules de nucléation de glace, rare en eau de mer, sont les plus bas enregistrés n'importe où sur la planète.

L'air au-dessus de l'océan Austral était si pur qu'il y avait très peu d'ADN avec lequel travailler. Hill a attribué la qualité de leurs résultats au processus de laboratoire propre d'Uetake et Moore.

"Jun et Catherine, à chaque étape, traité les échantillons comme des objets précieux, en prenant des précautions exceptionnelles et en utilisant la technique la plus propre pour éviter la contamination par l'ADN bactérien dans le laboratoire et les réactifs, ", a déclaré Hill.