物理科技生物学-PHYICA

海底的泷泽玲子古老尘埃如何有助于解释气候历史

地球 2022-04-15 00:00:17

奥尔登堡大学 通过柱塞和重力探测仪,将海底的18个沉积物岩芯装上了研究船极地号

学分:凯瑟琳娜·潘克/奥尔登堡大学 在大约20,000年前的最后一个冰河时期,含铁的尘埃充当了南太平洋海洋浮游植物的肥料,促进了二氧化碳的封存,从而使地球变冷

但是灰尘是从哪里来的呢?博士领导的研究人员

德国奥尔登堡大学的地球科学家托本·斯特鲁维研究了这个气候史的公开问题,这个问题也与当前的气候变化有关

利用海底的沉积物核心,他们发现当时沉积在南太平洋的大部分尘埃已经走了很长一段路

高达80%的灰尘来自现在的阿根廷西北部,在那里它被盛行的西风几乎完全带到了全球各地

在长达20,000公里的航行后,它极大地促进了铁在冰川作用下向南太平洋的输入

今天在南太平洋占主导地位的澳大利亚输入的尘埃只起了很小的作用

研究小组在《自然通讯》杂志上发表了这些关于自然铁进入南大洋机制的新见解

“我们分析了灰尘的化学指纹,并将其与几个大陆的地质数据进行了比较

这是一项艰苦的工作,就像拼图一样,”斯特鲁维说,他是该大学海洋环境化学和生物研究所“海洋同位素地球化学”研究小组的博士后科学家

该团队包括他所在团队的研究人员以及阿尔弗雷德·魏格纳研究所——德国不来梅港亥姆霍兹极地和海洋研究中心和纽约哥伦比亚大学的同事

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研究人员从南极、新西兰和智利之间的南太平洋采集了18个沉积物样本,这个研究区域的面积大约相当于俄罗斯

随后,他们调查了样本中灰尘的化学成分

“这些灰尘最终来自岩石,根据其产地和地质历史,岩石具有独特的性质,因此每个来源都有自己的特征,”斯特鲁维解释道

研究人员专注于微量金属,特别是稀土元素和特定的同位素,即不同重量的元素钕、铅和锶的变体

这一特征保存了数百万年,因此即使在20,000年后也能提供关于岩石颗粒起源的可靠信息

其中一个被调查的沉积物岩芯的各个部分

由于后者可能长达30米,它们通常被解剖

学分:凯瑟琳娜·潘克/奥尔登堡大学 那时,最后一次冰河时代正处于顶峰

根据研究结果,西风从南美洲中部安第斯山脉的东侧吹过大西洋和印度洋

因此,含铁尘埃在沉积到南太平洋的中纬度地区之前,曾经被输送到全球各地

由于这些水域中的藻类通常缺乏铁作为生长的关键营养物质,含铁的灰尘直到今天仍是一种天然肥料

像所有植物一样,浮游植物——微型藻类——通过光合作用吸收碳,从而降低大气中二氧化碳(CO2)的比例

根据斯特鲁维的说法,主要来自南美洲的含铁矿物粉尘对这一海洋区域的输入大大增加,这可能有助于解释“当时地球怎么会变得如此寒冷”

众所周知,上一个冰河时期的铁输入比现在的温暖时期要高得多

“但我们惊讶地发现,灰尘的来源和运输路线与今天完全不同,也与我们预期的不同

" 研究小组得出结论,南美洲异常高的灰尘排放量一定对冰河时期大气中二氧化碳的减少做出了重要贡献

含铁矿物粉尘的输入使大气中的二氧化碳含量降低了40 ppm(“百万分之一”)

这相当于过去400,000年大气中二氧化碳自然变化的近一半,相当于百万分之100

从长远来看,自工业化开始以来,人为排放将二氧化碳水平从百万分之280左右提高到了百万分之415左右

今天,在研究区域没有发现来自南美的灰尘

“全球变暖已经改变了风和源区的环境条件,”继续研究沉积物核心的斯特鲁维说

和他的同事们一起,他想找出自冰河时期的顶峰以来,灰尘的成分是如何变化的,以及这可能是如何导致气候变化的

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