作者阿曼达·莫里斯，西北大学 有孔虫不同角度的扫描电镜图像
学分:西北大学 微小的贝壳化石正在帮助地质学家重建古新世-始新世极热时期(PETM)的地球气候，这是一个发生在5600万年前的全球变暖和海洋酸化的时期
来自这些古老贝壳的线索可以帮助科学家更好地预测未来由人为二氧化碳排放驱动的变暖和海洋酸化
在西北大学的领导下，研究人员分析了有孔虫的外壳，有孔虫是一种海洋单细胞生物，外壳由碳酸钙制成
在分析了化石的钙同位素组成后，研究人员得出结论，大规模的火山活动向地球系统注入了大量二氧化碳，导致全球变暖和海洋酸化
他们还发现，全球变暖和海洋酸化不只是被动地影响有孔虫
当建造贝壳时，生物体也通过降低钙化率来积极应对
随着钙化速度的减慢，有孔虫消耗的海水碱度减少，这有助于缓冲不断增加的海洋酸度
该研究的资深作者、西北大学的安德鲁·雅各布森说:“碳酸钙的形成和溶解有助于调节海水的酸碱度。”
“我们的钙同位素数据表明，减少有孔虫钙化有助于抑制PETM之前和之后的海洋酸化
" 该研究的第一作者加布里埃拉·基奇补充说:“这在该领域是一个相当新的概念。”
“以前，人们认为只有海底碳酸盐的溶解才能增加海洋的碱度，缓冲海洋酸化的影响
但是，我们正在增加现有的研究，表明减少碳酸盐产量有同样的缓冲作用
" 这项研究发表在上周(3月4日)的《地质学》杂志上
这是第一次研究有孔虫的钙同位素组成，以重建PETM之前和整个地区的状况，第三次是最近的西北研究，发现由于火山二氧化碳的排放，海洋酸化先于重大的史前环境灾难，如物种灭绝、海洋缺氧事件和全球变暖
雅各布森是西北大学温伯格文理学院的地球和行星科学教授
基特奇是个博士
D
雅各布森实验室候选人和国家科学基金会研究生研究员
西北大学地球科学教授布拉德利·萨格曼和马修·乌尔特根，以及加州大学圣克鲁斯分校(UCSC)和堪萨斯大学的合作者，与雅各布森和基奇共同撰写了这篇论文
分类显微贝壳 为了研究PETM时期的海洋状况，研究人员检查了海洋钻探计划从两个地点收集的有孔虫化石的钙同位素组成——一个在东南大西洋，一个在太平洋
因为每个化石贝壳大约只有一粒沙子那么大，UCSC的研究人员首先在显微镜下识别它们，然后收集了这些微小的标本
在将贝壳从大量沉积物中分离出来后，西北大学的研究小组溶解了样本，并使用热电离质谱仪分析了它们的钙同位素组成
“这项工作非常具有挑战性，”雅各布森说
“要操纵这些微小的材料，你必须在显微镜下用湿画笔笔尖一个接一个地捡起它们
" 有孔虫不同角度的扫描电镜图像学分:西北大学 PETM之前的压力 这些贝壳形成于5600万年前，它们对海洋环境做出了反应
通过检查这些贝壳，西北大学的研究小组发现钙同位素比率在PETM爆发之前就已经增加了
基特奇说:“我们正在观察一群在海洋的某个地方建造贝壳的生物，记录它们周围的海水化学物质。”
“我们认为钙同位素数据揭示了已知边界之前的潜在应力
" 其他档案表明，在PETM之前，大气-海洋系统经历了巨大的二氧化碳释放
当大气中的二氧化碳溶解在海水中时，它会形成一种弱酸，可以抑制碳酸钙的形成
尽管还不确定，地球科学家认为碳的释放很可能来自火山活动或级联效应，例如海洋变暖导致的海底甲烷水合物的释放
“我怀疑这是这两个因素或某种组合，”萨格曼说
“地球历史上的大部分重大事件都代表着许多演员同时出现
" 一致的模式出现了 这是雅各布森领导的第三项研究，发现海洋酸化先于与大火成岩省喷发相关的重大环境灾难
上个月，雅各布森的团队公布了研究结果，发现在1.2亿年前发生的海洋缺氧事件之前，火山活动引发了生物钙化危机
就在一年前，雅各布森的团队发表了另一项研究，发现海洋酸化先于小行星撞击，导致6600万年前白垩纪-古近纪大灭绝事件，其中包括恐龙灭绝
在所有这三项研究中，雅各布森的团队在他的实验室里使用复杂的工具来分析碳酸钙化石和沉积物的钙同位素组成
雅各布森说，一个清晰的模式正在出现
二氧化碳的涌入导致全球变暖和海洋酸化，并最终导致大规模的环境变化
雅各布森说:“在我们所有的研究中，我们一直看到在重大事件或灭绝地平线发生之前，钙同位素比率有所增加。”
“这似乎指向相似的驱动因素和共同的反应
" “也许钙同位素系统对这些事件的早期阶段很敏感，”萨吉曼补充道
未来海洋压力预测 许多研究人员研究PETM，因为它为当今人类引起的全球变暖提供了最好的模拟
PETM时期的碳流入量与过去两个世纪的碳释放量相似
然而，时间尺度差别很大
PETM的气温在17万年间上升了5到8摄氏度
由于人为造成的气候变化，如果二氧化碳排放继续有增无减，预计在不到200年的时间里，将出现同样程度的变暖
可怕的是，陆地和海洋的压力，包括有孔虫钙化的大幅减少，伴随着PETM
雅各布森说:“PETM是大型碳循环扰动期间发生的事情的模型。”
“对地球未来气候的许多预测都依赖于对PETM期间发生的事情的了解
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