每日速讯：对50多年的海底沉积物芯的艰苦研究有了意外的收获

2023-02-19 05:41:41 来源：cnBeta

一个国际研究小组收集了超过50年的海洋科学钻探数据，对沉入海底并被卷入地球深处的有机碳进行了突破性的研究。根据他们最近发表在《自然》杂志上的研究，全球变暖可能会导致有机碳的埋藏减少，而释放回大气中的碳数量增加。这是由于更高的海洋温度对提高细菌的新陈代谢率的潜在影响。

来自莱斯大学、德克萨斯农工大学、利兹大学和不来梅大学的研究人员分析了泥质海底沉积物的钻芯数据，这些数据是在国际海洋发现计划（IODP）及其前身进行的1500多次船上考察中的81次收集的。

他们的研究提供了迄今为止对过去3000万年中有机碳埋藏的最详细说明，并表明科学家们对地球长期碳循环的动态有很多了解。

【资料图】

JOIDES Resolution是一艘由德克萨斯A&M大学为国际海洋发现计划运营的科研船，它钻入海底收集和研究岩心样本。资料来源：国际海洋发现计划

"我们所发现的是，有机碳的埋藏是非常活跃的，"研究的共同作者、莱斯大学的马克-托雷斯说。"它的变化很大，它对地球气候系统的反应比科学家以前认为的要大得多。"

该论文的通讯作者，德克萨斯A&M的海洋学家Yige Zhang说："如果我们的新记录是正确的，那么它们将改变我们对有机碳循环的许多理解。随着我们的海洋变暖，它将使有机碳更难找到被埋在海洋沉积物系统中的途径"。

马克-托雷斯是莱斯大学地球、环境和行星科学系的助理教授

碳是生命的主要组成部分，随着植物和动物的生长和分解，碳在地球的大气层和生物圈之间不断循环。碳也可以在地球上进行循环，其过程需要数百万年。它开始于构造俯冲区，在那里，位于海洋之上的相对较薄的构造板块被拖到位于大陆之上的较厚的板块之下。向下俯冲的大洋地壳在下沉时升温，其大部分碳以二氧化碳（CO2）的形式从火山返回大气。

科学家们长期以来一直在研究被埋在海洋沉积物中的碳的数量。从海底钻出的岩芯包含了几千万年来铺设的沉积物层。利用放射性测定法和其他方法，研究人员可以确定特定的沉积物是什么时候铺设的。科学家还可以通过研究矿物和被困在沉积物中的生物体的微观骨架来了解地球上过去的状况。

"有两种碳同位素--碳-12和碳-13，"莱斯大学地球、环境和行星科学系的助理教授托雷斯说。"区别只是一个中子。所以碳-13只是重了一点。"

"但生命是懒惰的，如果某样东西更重--即使是那么一丁点--它就更难移动，"托雷斯说。"所以生命更喜欢较轻的同位素，碳-12。如果你种植一种植物并给它二氧化碳，它实际上会优先吸收较轻的同位素。这意味着植物中的碳-13和-12的比例将比你喂给植物的二氧化碳中的碳-13要低--含有更少的碳-13。"

几十年来，科学家们一直使用同位素比率来研究在地球历史上的特定时间点进行掩埋的无机和有机碳的相对数量。基于这些研究和计算模型，托雷斯说，科学家们在很大程度上认为，在过去的3000万年中，正在被掩埋的碳的数量变化很小。

Zhang说："我们有这样的想法，使用实际数据并计算其有机碳埋藏率，得出全球碳埋藏量。我们想观察这种"自下而上"的方法是否与传统的同位素计算方法一致，后者更加"自上而下""。

汇编IODP考察数据的工作落在了研究报告的第一作者，不莱梅的Li Ziye身上，他当时是A&M大学Zhang实验室的一名访问学生。

研究结果是令人震惊的，结果非常不同--它们与同位素计算所表明的情况相反。在大约1500万年前一个叫做中新世的时期，情况尤其如此。传统的科学智慧认为，大量的有机碳在这一时期被掩埋，加利福尼亚富含有机物的"蒙特利地层"就是例子。该团队的发现反而表明，在过去2300万年左右的时间里，最小数量的有机碳在这个区间被埋藏。

他将该团队的论文描述为一种可能有影响的分析数据的新方法的开始，这可能有助于理解和解决气候变化。

关键词：天南海北庆丰收 2019未来科学大奖德克萨斯