冰河時代是如何形成的？_風聞

原創 科學大觀園****研究人員獲取了硅藻化石中有機質化學成分的詳細記錄，並由此證實：在冰川期，南極海洋由風驅動的上升流系統性減少了。

克格倫擬脆杆藻是一種浮游藻類，大量存活於南極海域。研究人員通過分析這種硅藻，追蹤了過去15萬年南極表面水域的氮濃度。

在過去百萬年間，地球歷史頻繁展現“冰川期-間冰期”循環的特徵——氣候的巨大波動與橫跨大陸的冰蓋增減情況有關，而循環期則由地球軌道和自轉的振盪觸發。然而，軌道振盪太過微小，無法解釋氣候的巨大變化。

美國普林斯頓大學地質與地球物理學教授Daniel Sigman説：“冰川期的成因是地球科學領域的重要未解問題，解釋這一問題有助於提高人類預測未來氣候變化的能力。”

大氣中二氧化碳含量下降是冰川循環的主要特徵之一，但造成二氧化碳含量變化的原因仍然未知。

近日，美國普林斯頓大學和德國馬克斯·普朗克化學研究所（MPIC）領導的國際團隊發現，在冰川期，南極海洋表層水的變化使更多的二氧化碳儲存在了深海之中。

藉助南極海洋的沉積物岩心，研究人員獲取了硅藻化石中有機質化學成分的詳細記錄，並由此證實：在冰川期，南極海洋由風驅動的上升流系統性減少了。相關研究成果刊登於《科學》。

海洋藻類下沉並將二氧化碳泵入海洋深處的過程被稱為“生物泵”，在靠近兩極的區域，它的泵送效率十分低下，因為在這些地區，深水會快速上升至海面，將二氧化碳排放回大氣之中。在南冰洋，這種返排現象尤其明顯。

雖然科學家已經認識到，風力驅動的上升流減少能夠解釋冰川期大氣中二氧化碳含量的下降，但他們一直無法明確地檢驗這種變化。為此，普林斯頓和MPIC等合作開發了一種基於硅藻記錄的檢驗方法。

大量生長於南冰洋的硅藻死亡後下沉海底，其硅殼在深海沉積物中不斷積累，硅殼中的氮同位素會隨表層水中未使用氮的含量變化。通過檢視氮同位素比率，研究人員揭示了過去15萬年間，南極表層水中的氮濃度在兩個冰期和兩個温暖間冰期的演變情況。

論文作者、普林斯頓大學研究生Ellen Ai説，“在南極出現的上升流越多，表層水中的氮濃度就越高。有了新方法，我們得以重建南極上升流的變化情況。”

新發現讓研究人員瞭解了南極上升流和大氣二氧化碳的變化是如何與引發冰川循環的軌道振盪相關聯的，這讓科學家們向着冰川期起源的完善理論邁進了一步。

Sigman説：“上升流驅動的大氣二氧化碳變化是冰川期循環的核心因素，但它的影響與預期有出入。例如，南極上升流導致的二氧化碳變化實際上延長了最暖氣候期，而並不會讓地球加速進入冰川期。”

此外，新發現對預測海洋如何應對全球變暖也有重要意義。研究人員發現，在過去温暖的時期，南極海洋中由風驅動的上升流增強了，這表明在全球變暖的背景下，上升流也會強化。

強化後的南極上升流可能會加速海洋吸收全球變暖產生的熱量，影響南極海洋、冰層的生物條件。

（部分圖片來源於網絡）

◎編譯 | 德克斯特

◎審稿 | 西莫

◎責編 | 陳之涵

◎期刊來源 | 《科學》

◎期刊編號|  0036-8075

◎原文鏈接：

https://phys.org/news/2020-12-ice-ages-tiny-ocean-fossils.html

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