一个国际科学家团队辛苦地收集了50多年来海上科学钻探任务的数据,以进行首次有机碳研究。

他们本周发表在《自然》杂志上的研究表明,气候变暖可能会减少有机碳的埋藏,增加返回大气的碳量,因为海洋温度升高可能会增加细菌的代谢率。

赖斯大学、德克萨斯A&M大学、利兹大学和不来梅大学的研究人员分析了国际海洋发现计划(IODP)及其前身进行的1500多次船上探险中的81次采集的泥质海底沉积物钻孔岩芯数据。他们的研究提供了过去3000万年中迄今为止最详细的有机碳埋藏情况,这表明科学家们对地球长期碳循环的动力学有很多需要了解的地方。

图1. 北极表层(左)总、(右)活性溶解有机碳绕极分布图 (Shen et al., 2018 GRL)
▲图1. 北极表层(左)总、(右)活性溶解有机碳绕极分布图 (Shen et al., 2018 GRL)

图1. 北极表层(左)总、(右)活性溶解有机碳绕极分布图 (Shen et al., 2018 GRL)

“我们发现,有机碳的埋藏是非常活跃的,”研究合著者之一、赖斯的马克·托雷斯说。“它变化很大,它对地球气候系统的反应比科学家以前想象的要多得多。”

该论文的通讯作者、德克萨斯州A&M海洋学家Yige Zhang表示,“如果我们的新记录证明是正确的,那么它们将改变我们对有机碳循环的许多理解。随着海洋变暖,有机碳将更难被埋藏在海洋沉积物系统中。”

碳是生命的主要组成部分,随着植物和动物的生长和分解,碳在地球大气层和生物圈之间不断循环。碳还可以在地球上循环,这段旅程需要数百万年。它始于构造俯冲带,在那里,海洋顶部相对较薄的构造板块被拖到大陆顶部较厚的板块之下。向下俯冲的海洋地壳在下沉时会升温,大部分碳会从火山中以二氧化碳(CO2)的形式返回大气层。

科学家们长期以来一直在研究海洋沉积物中埋藏的碳量。从海底钻取的岩芯含有数千万年来沉积的沉积物层。利用辐射定年和其他方法,研究人员可以确定特定沉积物的沉积时间。科学家还可以通过研究沉积物中的矿物和生物的微观骨架来了解地球过去的状况。

赖斯地球、环境和行星科学系助理教授托雷斯说:“碳有两种同位素——碳-12和碳-13。”。“区别只是一个中子,所以碳-13只是重了一点。

海洋惰性溶解有机碳迁出模型 (Shen and Benner, 2018 Scientific Reports)
▲海洋惰性溶解有机碳迁出模型 (Shen and Benner, 2018 Scientific Reports)

海洋惰性溶解有机碳迁出模型 (Shen and Benner, 2018 Scientific Reports)

托雷斯说:“但生活是懒惰的,如果有更重的东西——哪怕是那么一点点——就更难移动了。”。因此,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CO2,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与碳-12的比例将比你喂给植物的二氧化碳中的碳含量低,也就是说碳-13的含量更少。"

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特定时间点埋藏的无机碳和有机碳的相对数量。根据这些研究和计算模型,托雷斯表示,科学家们基本上认为,在过去3000万年中,埋藏的碳量变化很小。

张说,“我们有这样的想法,即使用实际数据并计算它们的有机碳埋藏率,从而得出全球碳埋藏。我们想看看这种‘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‘自上而下’。”

从IODP探险队收集数据的工作落在了研究第一作者、不来梅的李子叶(Ziye Li)身上,他当时是a&M张氏实验室的访问学生。

张表示,研究结果令人震惊。

他说:“我们的新结果非常不同——它们与同位素计算结果相反。”。

张说,在大约1500万年前的中新世中期,情况尤其如此。传统的科学观点认为,这一层段周围埋藏着大量的有机碳,加利福尼亚州富含有机物的“蒙特雷组”就是例证。该小组的研究结果表明,在过去2300万年左右的这段时间里,埋藏的有机碳数量最少。

他将该团队的论文描述为一种可能有影响的新方法的开端,该方法可以分析数据,帮助理解和应对气候变化。

张说:“这是人们的好奇心,但我也想让它对未来发生的事情有更多的信息。”。“我们正在做一些非常有创意的事情,以真正利用古数据来告诉我们。

Neogene burial of organic carbon in the global ocean. Nature, 2023;

©版权: https://huawenzixun.com/post/11.html

标签: 气候变暖 国际海洋发现计划 有机碳研究 自然

你可能感兴趣

添加新评论