波士顿学院 研究人员检查了深海珊瑚化石——石竹属物种——以研究20000到10000年前南大洋的碳封存
珊瑚化石中氮和碳的化学特征表明，由于浮游植物未能吞噬南大洋上升流提供的大量营养物质并将二氧化碳截留在深海中，海洋碳固存减少
学分:王玮华，波士顿学院 根据波士顿学院地球化学家(托尼)王和一个国际团队在《科学进展》在线版上的一份新报告，在20，000到10，000年前发生的最后一次冰川消退期间，南大洋在大气二氧化碳的快速增加中起了关键作用
在这项新的研究中，王和他的合著者分析了20，000到10，000年前的深海珊瑚化石，当时大气中的二氧化碳正在上升
通过检查珊瑚化石中氮和碳的化学特征，研究人员发现，由于浮游植物未能吞噬南大洋上升流提供的大量营养物质并将二氧化碳截留在深海中，海洋碳固存减少了
王说，由于以化石燃料消耗为主的人类活动，大气二氧化碳水平上升，这一发现对海洋吸收人为二氧化碳的能力和环境后果提出了质疑，包括全球变暖、海平面上升和更频繁的野火
自工业革命以来，人类活动排放的所有二氧化碳中，约50%留在大气中，约四分之一被海洋吸收，约25%被陆地生态系统隔离
为了更好地预测未来人为二氧化碳的命运，王和他的合作者在任何重大的人类活动之前，从20，000年前到10，000年前地球从最后一个冰河时代移出时，观察了过去大气二氧化碳的变化
地球与环境科学系的助理教授王说:“对过去二氧化碳变化的更清晰的理解为未来人类活动二氧化碳的命运提供了重要的见解。”
通过研究南极古代冰中的气泡，科学家们了解到冰河时期大气中的二氧化碳浓度比工业化前水平低30%
这种较低的二氧化碳水平促进了北美大冰原的生长，并冷却了冰河时期的地球
然而，关于为什么在冰河时期二氧化碳浓度较低，一直存在激烈的争论
在之前由王领导的一项研究中，他发现了强有力的证据，表明在冰河时期二氧化碳浓度较低的主要原因是南大洋
珊瑚图像:对深海珊瑚化石遗迹的分析(如图)被用来研究海洋的历史和与全球气候的联系
信用:丹恩布莱克伍德，美国地质勘探局
海洋中的浮游植物在大量营养物质氮和磷的支持下生长，吸收大气中的二氧化碳并将其转化为有机碳
当这些生物死亡时，它们的生物量沉入深海并分解成二氧化碳
这个过程被称为“生物泵”，将二氧化碳从大气和表层海洋转移到黑暗的深海
在现代海洋的大部分地方，浮游植物消耗所有供给阳光照射的海洋的营养物质，“生物泵”达到最大效率
然而，在南大洋，浮游植物的生长受到关键营养铁和阳光供应的限制
结果，大量的氮和磷残留在这个海洋区域，这意味着大气二氧化碳封存的机会被浪费了
通过分析深海珊瑚化石中氮的同位素组成，王发现，在最后一个冰河时期，南大洋的生物泵效率更高，从大气中吸收了更多的二氧化碳，从而降低了大气中二氧化碳的浓度
氮有两种稳定的同位素，氮-14和氮-15，氮-15代表大约0
自然界总氮原子的4%
自然样品中氮-15和氮-14的比值的微小变化包含了海洋中氮循环的有用信息
例如，当浮游植物吸收氮来建立它们的生物量时，它们更喜欢氮-14而不是氮-15，留下富含氮-15的氮
王之前已经开发了一种高度灵敏和精确的方法，用质谱仪测量珊瑚骨骼中氮同位素的比率
这种能力使他能够测量南大洋深海珊瑚化石中氮的同位素组成
“深海珊瑚是研究海洋历史的绝佳档案
你可以在深海的很多地方找到它们
南京大学的陶莉说，她是这项新研究的第一作者，该研究的题目是“在冰后期碳循环事件期间，南大洋环流和生物地球化学的快速变化”
" 在这项新的研究中，王和他的合著者关注的是20，000到10，000年前的深海珊瑚化石，当时大气中的二氧化碳从冰河时期的水平增加到工业化前的水平
深海珊瑚化石的精确年龄使得直接比较南大洋的变化和南极冰芯的二氧化碳记录成为可能
“如果你仔细观察冰消期间的二氧化碳记录，你会发现有一些突然的跳跃，”王说
“在100到200年间，每一次这样的跳跃都是百万分之10到15的二氧化碳增加
这相当快，但我们不太明白为什么会发生这些跳跃
" 来自深海珊瑚化石的新数据，包括氮同位素和放射性碳，表明南大洋也是20，000-10，000年前二氧化碳快速激增的主要原因
研究发现，当这些快速的二氧化碳变化发生时，南大洋的生物泵效率较低，南大洋的通风更快
“然而，应该注意的是，目前人为二氧化碳增加的速度至少是上次冰川消退期间自然二氧化碳快速增加速度的10倍
我们正在以前所未有的速度改变我们的星球，”王说
王说，他计划利用深海珊瑚继续研究过去大气中二氧化碳的变化
“用遥控潜水器收集深海珊瑚非常令人兴奋，”王说
“我们计划在下一阶段的研究中进军巴西市场
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
