铊迹古海底：11000年前的氧气密码，揭示了全球变暖未来

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2024年1月19日，由杜兰大学海洋学家领导的科学家团队发现，深埋在海底下的沉积物揭示了一种测量海洋氧气水平及其与地球大气中二氧化碳的关系的方法，这发生在超过11,000年前的最后一个冰河时期。

这项发现有助于解释过去冰川融化周期中海洋起到的作用，并可以改善对海洋碳循环如何响应全球变暖的预测。

在冰河时期过渡到更暖和气候的过程中，海洋通过释放存储在深海中的碳来调整大气中的CO2。研究表明，全球海洋氧气含量与冰河时期至今的大气CO2之间存在显著的相关性，以及深海碳释放可能随着气候变暖而增加。

领导这项研究的杜兰大学科学与工程学院地球与环境科学助理教授、首席研究员王怡表示：“研究揭示了南大洋在控制全球海洋氧气储备和碳储存方面的重要作用。”

王怡与来自伍兹霍尔海洋研究所的同事合作进行了这项研究，这是全球领先的致力于海洋研究、探索和教育的独立非营利组织。她在2023年加入杜兰之前曾在该研究所工作。

该团队分析了从阿拉伯海收集的海底沉积物，以重建数千年前的全球平均海洋氧气水平。他们精确测量了沉积物中被困的金属铊的同位素，这些同位素表明当时全球海洋中溶解的氧气量。

王怡说：“以前从未研究过这些金属同位素在冰河-间冰河过渡期的变化，而这些测量让我们基本上能够重新创建过去。”

铊同位素比率显示，与当前更温暖的间冰河期相比，全球海洋在上一个冰河时期中，整体地失去了氧气。他们的研究揭示了在北半球突然变暖期间，全球海洋出现了数千年的氧气丧失，而在从上一个冰河时期过渡到今天的期间，当突然降温发生时，海洋获得了更多氧气。研究人员将观察到的海洋氧气变化归因于南大洋的过程。

该项研究的合著者、伍兹霍尔海洋研究所的副科学家Sune Nielsen表示：“这项研究首次呈现了全球海洋氧含量在地球从上一个冰河时期过渡到过去1万年温暖气候中的演变的平均图景。这些新数据非常重要，因为它们显示南大洋在调节大气CO2方面起到了至关重要的作用。鉴于高纬度地区是受人类气候变化影响最大的地区，这也令人担忧，因为它们在首次对大气CO2产生了过大的影响。”

感兴趣的读者可以参看该研究的全文：Yi Wang, Kassandra M. Costa, Wanyi Lu, Sophia K. V. Hines, Sune G. Nielsen. Global oceanic oxygenation controlled by the Southern Ocean through the last deglaciation. Science Advances, 2024; 10 (3) DOI: 10.1126/sciadv.adk2506

上图：南极冰川。摄影：Joys ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

【氧气的深海铊印记：南大洋主导气候变迁】

铊（Thallium）是一种化学元素，属于周期表第13族元素，化学符号为Tl。它是一种稀有、有毒的金属，具有银白色外观。铊在工业和科学研究中有一些特殊的应用，其中包括核医学、光电子学和一些实验室分析。

在这项研究中，科学家使用铊的同位素（不同质量数但具有相同原子序数的元素）来进行分析。同位素的特性使得它们在地质和气候研究中成为有用的工具，因为它们可以提供关于过去环境条件的信息。

具体来说，该研究团队分析了从阿拉伯海收集的海底沉积物中的铊同位素，以精确测量沉积物形成时全球海洋中溶解的氧气量。这种方法可以帮助科学家还原过去数千年间全球海洋氧气水平的变化。铊同位素在这项研究中充当了一种工具——铊的选择，是因为其同位素在沉积物中的存在可以提供关于海洋氧气含量历史的线索，从而能帮助理解过去冰河时期和现在的气候条件之间的关系。这种方法，为研究全球变暖对海洋碳循环的影响提供了新的洞察力。

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来源 | 杜兰大学官网发布、Phys.org

编译 | Wendy

审核 |绿茵 

排版 | Moretti