萊斯大學(xué) | 氣候變暖減少了海洋下的有機碳埋藏
指南者留學(xué)
2023-01-14 12:02:58
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<p>休斯敦——(2023 年 1 月 4 日)——一個國際科學(xué)家團(tuán)隊從 50 多年的海上科學(xué)鉆探任務(wù)中煞費苦心地收集數(shù)據(jù),以對沉入海底的有機碳進(jìn)行史無前例的研究并被深深吸引到星球內(nèi)部。</p>
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<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1673669081220/1673669081220.jpg" width="540" height="366" /></p>
<p><br />JOIDES Resolution 是德克薩斯 A&M 大學(xué)為國際海洋發(fā)現(xiàn)計劃運營的一艘科考船,它鉆入海底收集和研究巖心樣本。(圖片由國際海洋探索計劃提供)</p>
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<p>他們本周發(fā)表在《自然》雜志上的研究表明,氣候變暖可能會減少有機碳的埋藏并增加返回大氣的碳量,因為海洋溫度升高會增加細(xì)菌的代謝率。</p>
<p><br />來自萊斯大學(xué)、得克薩斯 A&M 大學(xué)、利茲大學(xué)和不來梅大學(xué)的研究人員分析了在國際海洋發(fā)現(xiàn)計劃(IODP) 進(jìn)行的 1,500 多次船上探險中的 81 次中收集的泥質(zhì)海底沉積物鉆孔巖芯的數(shù)據(jù),以及它的前身。他們的研究提供了迄今為止對過去 3000 萬年有機碳埋藏的最詳細(xì)說明,表明科學(xué)家對地球長期碳循環(huán)的動態(tài)還有很多需要了解的地方。</p>
<p><br />“我們發(fā)現(xiàn)有機碳的埋藏非常活躍。”該研究的合著者、賴斯的馬克托雷斯說。“它變化很大,它對地球氣候系統(tǒng)的反應(yīng)比科學(xué)家之前想象的要多得多。”</p>
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<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1673669094269/1673669094269.jpg" width="360" height="540" /></p>
<p><br />馬克·托雷斯(攝影:Tommy LaVergne/萊斯大學(xué))</p>
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<p>該論文的通訊作者、得克薩斯 A&M 海洋學(xué)家Yige Zhang說:“如果我們的新記錄被證明是正確的,那么它們將改變我們對有機碳循環(huán)的很多理解。當(dāng)我們使海洋變暖時,有機碳將更難找到埋藏在海洋沉積物系統(tǒng)中的方式。”</p>
<p><br />碳是生命的主要成分,隨著植物和動物的生長和分解,碳不斷在地球大氣層和生物圈之間循環(huán)。碳還可以在數(shù)百萬年的旅程中在地球上循環(huán)。它始于構(gòu)造俯沖帶,海洋頂部相對較薄的構(gòu)造板塊被向下拖到位于大陸頂部的較厚板塊之下。向下潛水的海洋地殼在下沉?xí)r升溫,其大部分碳以二氧化碳 (CO 2 ) 的形式從火山返回到大氣中。</p>
<p><br />長期以來,科學(xué)家們一直在研究埋藏在海洋沉積物中的碳量。從海底鉆取的巖心包含數(shù)千萬年沉積下來的沉積物層。使用放射性測年法和其他方法,研究人員可以確定特定沉積物的沉積時間??茖W(xué)家還可以通過研究沉積物中的礦物質(zhì)和生物體的微觀骨骼來了解地球過去的情況。</p>
<p><br />“碳有兩種同位素——碳 12 和碳 13。”萊斯大學(xué)地球、環(huán)境和行星科學(xué)系助理教授托雷斯說。“區(qū)別只是一個中子。所以碳 13 只是重一點。”</p>
<p><br />“但生活是懶惰的,如果有更重的東西——即使是那么一點點——就更難移動。”托雷斯說。“所以生命更喜歡較輕的同位素碳 12。如果你種植一種植物并給它 CO 2,??它實際上會優(yōu)先吸收較輕的同位素。這意味著植物中碳 13 與 -12 的比例將低于您為植物提供的 CO 2中的碳 13 含量。”</p>
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<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1673669111713/1673669111713.jpg" width="540" height="618" /></p>
<p><br />有機碳埋藏和深俯沖的示意圖。(圖片由 R. Dasgupta/萊斯大學(xué)提供)</p>
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<p>幾十年來,科學(xué)家們一直使用同位素比率來研究在地球歷史上特定時間點埋藏的無機碳和有機碳的相對數(shù)量。托雷斯表示,基于這些研究和計算模型,科學(xué)家們基本上認(rèn)為,在過去的 3000 萬年里,埋藏起來的碳量變化很小。</p>
<p><br />張說:“我們的想法是使用實??際數(shù)據(jù)并計算其有機碳埋藏率,以得出全球碳埋藏量。我們想看看這種“自下而上”的方法是否與傳統(tǒng)的同位素計算方法一致,后者更像是“自上而下”。”</p>
<p><br />從 IODP 探險中收集數(shù)據(jù)的工作落在了研究第一作者、不來梅的李子業(yè)身上,他當(dāng)時是 A&M 的 Zhang 實驗室的訪問學(xué)生。</p>
<p><br />張說研究結(jié)果令人震驚。</p>
<p><br />“我們的新結(jié)果非常不同——它們與同位素計算所暗示的相反。”他說。</p>
<p><br />張說,在大約 1500 萬年前的中新世時期,情況尤其如此。傳統(tǒng)科學(xué)觀點認(rèn)為,該層段周圍埋藏著大量有機碳,加利福尼亞州富含有機物的“蒙特雷組”就是一個例證。該團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)相反表明,在過去 2300 萬年左右的這段時間里,埋藏的有機碳最少。</p>
<p><br />他將該團(tuán)隊的論文描述為一種具有潛在影響力的新方法的開端,該方法可以分析可能有助于理解和應(yīng)對氣候變化的數(shù)據(jù)。</p>
<p><br />“這是人們的好奇心,但我也想讓它更能說明未來會發(fā)生什么。”張說。“我們正在做幾件非常有創(chuàng)意的事情,以真正使用古數(shù)據(jù)來告知我們現(xiàn)在和未來。”</p>
<p><br />該研究得到了美國化學(xué)學(xué)會石油研究基金 (59797-DNI2) 的支持。在過去的 36 年里,得克薩斯 A&M 代表國家科學(xué)基金會擔(dān)任 IODP 鉆井船 JOIDES Resolution 的科學(xué)操作員,這是該大學(xué)目前管理的最大的聯(lián)邦研究資助的一部分。</p>
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<p>注:本文由院校官方新聞直譯,僅供參考,不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p>
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