冰河時(shí)期的南極海洋為“失蹤”的大氣二氧化碳提供了線索

地球上的氣候不是一成不變的。以冰河時(shí)代的來來去去為例。與冰期循環(huán)平行，大氣中的二氧化碳在冰期減少，在暖期增加，盡管與現(xiàn)代化石燃料相關(guān)的二氧化碳排放打破了這一自然循環(huán)。通過適當(dāng)?shù)拇頊y量，科學(xué)家可以研究這些過去的周期，以確定氣候系統(tǒng)的自然控制模式。

錫拉丘茲大學(xué)地球科學(xué)助理盧教授說：“數(shù)百萬美元用于了解氣候系統(tǒng)的問題是：CO2在哪里以及如何被吸收？冰河時(shí)期與大氣隔絕”

陸和他的國際合作伙伴討論了二氧化碳在海洋中的儲(chǔ)存問題。因?yàn)橛幸蝗罕环Q為有孔蟲的小型海洋居民，研究小組瞥見了海洋的過去。有孔蟲保存在沉積物巖芯中，這些巖芯取自阿蒙森海的一座下坡山，阿蒙森海是南極洲周圍海洋的一部分。他們對被困在有孔蟲殼中的海洋記錄的研究發(fā)表在《自然通訊》上。

雖然一般認(rèn)為大氣中的二氧化碳在冰河時(shí)期被深深吸入海洋，但很難獲得儲(chǔ)存和化學(xué)形式的定量指標(biāo)。追蹤二氧化碳儲(chǔ)存的一種方法是調(diào)查它的呼吸伙伴：氧氣。浮游生物在海面附近進(jìn)行光合作用，吸收二氧化碳。當(dāng)浮游生物死亡并沉入海底時(shí)，相反的過程發(fā)生了，呼吸。呼吸海洋氧氣，在深海重新釋放二氧化碳。由于這種關(guān)系，海洋特定部分的低氧含量可以表明冰河時(shí)期大氣中二氧化碳的儲(chǔ)存。

盡管過去的海洋氧氣水平可以提供對全球二氧化碳循環(huán)的洞察，但重建過去的氧化條件是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。進(jìn)入有孔蟲。有孔蟲有碳酸鈣制成的外殼，可以捕捉環(huán)境中生長的特征——包括含氧量。這些與氣候相關(guān)的特征通常保存在沉積在海底數(shù)百萬年的沉積物中。

陸花了幾年時(shí)間測量碳酸鈣中的碘，作為跟蹤海洋氧含量的代表?！斑@些碳酸鹽巖幾乎記錄了地球的整個(gè)歷史，我們有最好的方法從這些巖石和化石中轉(zhuǎn)化氧氣層，”他說。與大多數(shù)其他氧氣替代品不同，碘可以檢測到氧氣水平相對輕微的變化，而不僅僅是海水中有無氣體。

該報(bào)告的合著者、牛津大學(xué)的Babette Hoogakker說，這種新試劑的功能是：“它的應(yīng)用允許使用浮游有孔蟲來評估地下開闊海洋的氧化狀態(tài)，這到目前為止幾乎是不可能的?！?

該組織在南極洲高緯度地區(qū)研究地點(diǎn)的有孔蟲顯示，在冰河時(shí)期，周圍南大洋的氧氣含量非常低。合著者、牛津大學(xué)的Rosrickby說：“發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在富含氧氣的南大洋的任何地方在冰川時(shí)期自然含有如此少量的這種有影響力的氣體，真的是一個(gè)驚喜。句號?！?

《英國南極考察》的合著者克勞斯-迪特希倫布蘭德說：“世界海洋，特別是南大洋的物理、化學(xué)和生物變化，在大氣二氧化碳濃度的冰川-間冰期變化中起著至關(guān)重要的作用。以及全球氣候變化?！?

或者，如魯迅所說：“南大洋如CO水龍頭2。當(dāng)你打開水龍頭時(shí)，二氧化碳進(jìn)入大氣，溫暖了整個(gè)世界。當(dāng)你在冰河時(shí)期部分關(guān)閉閥門時(shí)，大氣中的二氧化碳含量會(huì)更低。”陸說，在高緯度的南大洋尋找缺氧，可以幫助我們了解冰河時(shí)期“閥門”的工作原理，也可以指出大量通過海洋環(huán)流與海洋相連的深水中的氧化條件。

陸和他的同事們希望，了解過去的周期將使研究人員對現(xiàn)代和未來全球變化的影響有遠(yuǎn)見。雖然大氣中的二氧化碳水平過去在200到280之間循環(huán)，但地球目前面臨著400 ppm的氣體水平。“如果我們能解釋最近的自然振蕩氣候，我們也許就能預(yù)測現(xiàn)代變暖將如何導(dǎo)致未來海洋環(huán)境的變化，”盧說。

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