含鐵的灰塵招來(lái)冰河世紀(jì)

Sid+Perkins

從巴塔哥尼亞沙漠涌來(lái)的富含鐵質(zhì)的塵埃（圖中左側(cè)的紅色羽流）滋養(yǎng)肥化了營(yíng)養(yǎng)貧乏的南部海洋，并從大氣中吸收促使地球變暖的二氧化碳。

想象一下，富含鐵的灰塵從風(fēng)中飄來(lái)，最后落入大海。在海里，它滋養(yǎng)著那些需要從空氣中吸收二氧化碳的生物。隨著時(shí)間的推移，大氣中的此類(lèi)溫室氣體大量消失，它們所屬的星球開(kāi)始冷卻。這是科學(xué)家最新的研究成果。他們認(rèn)為，是空氣中的鐵質(zhì)促成了冰河世紀(jì)的到來(lái)。不過(guò)，這些科學(xué)家至今還沒(méi)有掌握強(qiáng)有力的證據(jù)。

富含鐵的灰塵可加速那些能從空氣中獲取二氧化碳的微生物的生長(zhǎng)。這種觀念早在20世紀(jì)80年代末就得到了科學(xué)界的普遍認(rèn)同。在冰河時(shí)代，海平面比較低，那些如今已被海水淹沒(méi)的廣闊沿海淺灘依然暴露在大氣中。正因?yàn)檫@樣，富含鐵和其他營(yíng)養(yǎng)成分的沉積物會(huì)變干。后來(lái)，強(qiáng)風(fēng)裹挾起那些細(xì)?；颐撍幕覊m，將其帶至遠(yuǎn)離海岸的地方。在那兒，灰塵吸收著二氧化碳，滋潤(rùn)著位于海洋食物鏈底層的浮游植物。瑞士蘇黎世古氣候?qū)W家阿爾弗雷多·馬丁內(nèi)斯·加西亞指出，此前關(guān)于在過(guò)去1000年里累積在海床上的沉積物的種種分析表明，落入水域表面的富含鐵的灰塵的增長(zhǎng)會(huì)提高水中生物的生長(zhǎng)率，但這些研究只不過(guò)提供了一個(gè)時(shí)間上的關(guān)聯(lián)性而已。

被海洋硅藻包圍的顆石藻。硅藻和顆石藻都是海洋浮游植物。約翰·馬丁認(rèn)為，鐵元素不足會(huì)限制它們的繁殖。

而目前，馬丁內(nèi)斯·加西亞和他的同事已開(kāi)發(fā)出一種新的方法來(lái)探測(cè)過(guò)去的海底沉積物。在海底泥芯樣本中，他們分揀出一種連在碳酸鹽骨架上的有機(jī)物，這些骨架屬于被稱(chēng)為“有孔蟲(chóng)”的浮游微生物中的一個(gè)特殊物種。這個(gè)特殊物種較大，易于辨識(shí)，因此將其殘骸與其他有孔蟲(chóng)類(lèi)分離較為簡(jiǎn)單。研究人員對(duì)有機(jī)物中所含的氮特別感興趣，因?yàn)槟切┪⑸锟赡軙?huì)像海水溶解硝酸鹽一樣消耗掉它。新的測(cè)試表明，同位素氮在樣品中的總比例越高，樣品所屬地表層水域中的生物生長(zhǎng)就越茁壯繁盛。碳定年法已為每個(gè)沉積物樣品測(cè)定了其所屬的年代。

通過(guò)應(yīng)用這種新方法，研究人員觀測(cè)了一個(gè)5米多長(zhǎng)的沉積巖芯，它有大約16萬(wàn)年的歷史，是從南非西南岸邊深海海床上鉆探出來(lái)的。馬丁內(nèi)斯·加西亞解釋道，在冰河時(shí)代海平面較低的時(shí)期，季風(fēng)很可能將灰塵自南美洲東海岸帶到那兒；而在間冰期，灰塵則是從巴塔哥尼亞沙漠吹過(guò)來(lái)的。他指出，正因?yàn)槿绱?，此地沉積巖的積累分層可成為驗(yàn)證鐵質(zhì)施肥假設(shè)的依據(jù)。

研究人員發(fā)表在《科學(xué)》雜志網(wǎng)站上的報(bào)告稱(chēng)，測(cè)試結(jié)果表明，該地區(qū)灰塵沉積量與海水表層生物生長(zhǎng)率以及多孔蟲(chóng)消耗溶解的硝酸鹽量之間有非常緊密的聯(lián)系。馬丁內(nèi)斯·加西亞指出，這些聯(lián)系不但在最后兩個(gè)冰河時(shí)代的頂峰時(shí)期真實(shí)存在，在過(guò)去16萬(wàn)年內(nèi)的一連串冷于正常氣候的、長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)世紀(jì)之久的斷代里也是真實(shí)存在的。

英國(guó)?？巳卮髮W(xué)的氣候科學(xué)家安德魯·沃森提到，對(duì)過(guò)去冰期和間冰期之間發(fā)生的二氧化碳的變化，加西亞的研究小組確認(rèn)的特殊生化規(guī)律只能解釋一半。因此，盡管鐵質(zhì)施肥可能是影響地球氣候的主要因素，但它還不能完全解釋周而復(fù)始的冰河期的成因。盡管如此，他強(qiáng)調(diào)：“這依然是迄今我見(jiàn)過(guò)的最好的研究資料?！?/p>

雖然過(guò)去的實(shí)地研究表明，在海里施鐵肥能促進(jìn)海域中生物的生長(zhǎng)，但是關(guān)于從大氣中吸收的碳最終能否被長(zhǎng)期鎖定在海床沉積巖中的辯論仍在激烈進(jìn)行。鎖定碳才是通過(guò)消除大氣中的二氧化碳，以地質(zhì)工程改造氣候所要努力達(dá)成的目標(biāo)。事實(shí)上，有研究指出，在海洋食物鏈中較高等的生物由于食物供應(yīng)量增長(zhǎng)，種群數(shù)量暴增，它們的呼吸又快速將二氧化碳返還到了生態(tài)系統(tǒng)中。

“這是一篇相當(dāng)好的論文，是該領(lǐng)域研究的一大進(jìn)步?！甭槭±砉W(xué)院的海洋地球化學(xué)家愛(ài)德華·博伊爾如是評(píng)論。由于在過(guò)去的年代里，這些水域已積累了塵埃，所以該研究沒(méi)有直接測(cè)量其中溶解的鐵量，但是他們提供了一個(gè)關(guān)于氮含量究竟在以前起過(guò)什么作用的更好的案例——這條信息有可能向我們揭示遠(yuǎn)古生命興衰替代的秘密。endprint