含鐵的灰塵招來冰河世紀(jì)

Sid+Perkins

從巴塔哥尼亞沙漠涌來的富含鐵質(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，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，大氣中的此類溫室氣體大量消失，它們所屬的星球開始冷卻。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。不過，這些科學(xué)家至今還沒有掌握強(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。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，富含鐵和其他營養(yǎng)成分的沉積物會(huì)變干。后來，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會(huì)提高水中生物的生長率，但這些研究只不過提供了一個(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發(fā)出一種新的方法來探測過去的海底沉積物。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，這些骨架屬于被稱為“有孔蟲”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類分離較為簡單。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就越茁壯繁盛。碳定年法已為每個(gè)沉積物樣品測定了其所屬的年代。

通過應(yīng)用這種新方法，研究人員觀測了一個(gè)5米多長的沉積巖芯，它有大約16萬年的歷史，是從南非西南岸邊深海海床上鉆探出來的。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來的。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，測試結(jié)果表明，該地區(qū)灰塵沉積量與海水表層生物生長率以及多孔蟲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，在過去16萬年內(nèi)的一連串冷于正常氣候的、長達(dá)幾個(gè)世紀(jì)之久的斷代里也是真實(shí)存在的。

英國?？巳卮髮W(xué)的氣候科學(xué)家安德魯·沃森提到，對(duì)過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)：“這依然是迄今我見過的最好的研究資料?！?/p>

雖然過去的實(shí)地研究表明，在海里施鐵肥能促進(jìn)海域中生物的生長，但是關(guān)于從大氣中吸收的碳最終能否被長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，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。”麻省理工學(xué)院的海洋地球化學(xué)家愛德華·博伊爾如是評(píng)論。由于在過去的年代里，這些水域已積累了塵埃，所以該研究沒有直接測量其中溶解的鐵量，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