什么导致了冰河时代?微小的海洋化石提供了关键的证据

活脆弱硅藻kerguelensis

这种硅藻,脆弱的kerguelensis,是一种漂浮在南冰洋的藻类,是普林斯顿大学和马克斯普朗克化学研究所为研究收集的样本中的主要物种。yabovip2021这些微生物生活在海面附近,然后死亡,沉入海底。它们壳内的氮同位素随地表水中未使用氮的数量而变化。研究人员利用该数据追踪了过去15万年南极表层水体的氮浓度,涵盖了两个冰期和两个温暖的间冰期。图片来源:菲利普·阿斯米(挪威极地研究所)和玛丽娜·蒙特索(斯塔齐恩动物研究所)

海洋在过去大气二氧化碳变化中的作用成为焦点。

近百万年的地球历史的特点是频繁的“冰川 - 中间峡周期”,气候大幅波动,与巨大的大陆冰盖的生长和萎缩有关。这些循环被地球轨道和旋转的微妙振荡引发,但轨道振荡太微妙地解释了气候的大变化。

“冰龄的原因是地球科学的伟大未解决的问题之一,”地质和地球物理科学教授丹尼尔西格曼说。“解释这种主导的气候现象将提高我们预测未来气候变化的能力。”

在20世纪70年代,科学家们发现大气中温室气体二氧化碳(CO2在冰龄期间,较低的约30%。这促使理论是大气的减少2水平是冰川循环的关键因素,但CO2变化仍然是未知的。有些数据建议,在冰谐起期间,CO2被困在了深海里,但原因还存在争议。

易碎硅藻化石

这种硅藻,脆弱的kerguelensis,是一种漂浮在南冰洋的藻类,是普林斯顿大学和马克斯普朗克化学研究所为研究收集的样本中的主要物种。yabovip2021这些微生物生活在海面附近,然后死亡,沉入海底。它们壳内的氮同位素随地表水中未使用氮的数量而变化。研究人员利用该数据追踪了过去15万年南极表层水体的氮浓度,涵盖了两个冰期和两个温暖的间冰期。

现在,一项由来自普林斯顿大学马克斯·普朗克化学研究所(MPIC)已经发现证据表明,在冰河时期,yabovip2021南冰洋表层水的变化会储存更多的CO2在深海。研究人员使用来自南极海洋的沉积物核心,捕获了在抗硅藻土化石中捕获的有机物质的化学成分的详细记录 - 浮动藻类,然后在海底死亡并沉到了海底。他们的测量提供了在冰龄期间在南极海洋中升起的风力驱动的系统减少的证据。该研究发表于最近的期刊科学

几十年来,研究人员已经知道海藻泵公司的生长和下沉2在海洋深处,这个过程通常被称为“生物泵”。“生物泵主要由热带、亚热带和温带海洋驱动,在靠近两极的地方效率低下2随着深海迅速暴露到地表,这些气体又被排放回大气中。最大的破坏者是南冰洋:环绕南冰洋的强劲的东风将南极大陆拉得很紧2-深水富到水面,“漏”CO2到大气中。

减少风力驱动的潜力,以保持更多的合作2在海洋中,从而解释冰河时代大气合作2缩减,也已被认可数十年。到目前为止,科学家们缺乏毫不含糊地测试这种变化的方法。

丹尼·西格曼和艾伦·艾解开了冰川循环之谜

自从发现过去冰河时期大气中的二氧化碳浓度较低以来,其原因一直是个谜。现在,普林斯顿大学的地球科学家丹尼·西格曼(Danny Sigman)和埃伦·艾(Ellen Ai)(上图摄于2019年,左边是西格曼实验室的其他研究生成员)发现,南极海洋(南极洲周围的海洋)的上升流减弱,在冰河时期将更多的二氧化碳留在了深海。这使科学家们更接近于对冰河时期和像今天这样的温暖时期之间的气候循环的完整解释。这也表明,上升流将加强在人类驱动的全球变暖,改变大气二氧化碳浓度,全球气候和海洋生态系统。信贷:劳拉Pedrick

普林斯顿- mpic合作组织利用微小硅藻开发出了这样一种方法。硅藻是一种漂浮的藻类,在南极表层水域大量生长,它们的硅壳在深海沉积物中积累。硅藻壳中的氮同位素随着地表水中未使用的氮的数量而变化。普林斯顿- mpic团队测量了这些化石矿物壁中微量有机物的氮同位素比率,揭示了过去15万年南极表层水体氮浓度的演变,涵盖了两个冰期和两个温暖的间冰期。

“对硅藻等化石中氮同位素的分析揭示了过去地表氮浓度的变化,”艾伦·艾(Ellen Ai)说。她是这项研究的第一作者,也是普林斯顿大学的研究生,与西格曼以及MPIC的阿尔弗雷多·马丁内斯-加西亚(Alfredo Martinez-Garcia)和杰拉德·哈格(Gerald Haug)团队合作。深水中含有藻类赖以生存的高浓度氮。南极的上升流越多,表层水中的氮浓度就越高。因此,我们的研究结果也让我们能够重建南极上涌的变化。”

通过新方法进行数据,使数据变得更加强大,用于约会南极沉积物。在沉积物核心中重建了表面水温变化,并与空气温度的南极冰芯记录进行了比较。

马丁内斯-加西亚说:“这让我们能够将硅藻氮记录中的许多特征与全球气候和海洋变化相联系。”“特别是,我们现在能够确定上升流下降的时间,即气候开始变冷的时间,并将南极上升流的变化与冰河时期快速的气候振荡联系起来。”

这种更精确的时间安排使研究人员能够确定风是上升流变化的关键驱动因素。

新调查结果也允许研究人员解除南极上升和大气的变化如何2都与冰川循环的轨道触发因素有关,这让科学家们离冰河时代起源的完整理论又近了一步。

“我们的研究结果表明,上升流驱动的大气CO2变化是循环的核心,但并不总是以我们许多人假设的方式。”例如,南极上涌并没有加速进入冰河时代,而是导致了CO2这些变化延长了最温暖的气候。”

他们的调查结果也对预测海洋将如何应对全球变暖的影响也有影响。计算机模型对极性风对气候变化的敏感性产生了含糊不清的结果。在过去的温暖时期,研究人员观察了在南极海洋中的风力驱动升值的重大强化表明,在全球变暖下,升值也将加强。强大的南极升值可能会加速海洋对持续全球变暖的热量的吸收,同时也影响南极海洋的生物状况和南极洲的冰。

“新发现表明,南极洲周围的气氛和海洋将在未来的世纪变化,”AI说。“但是,因为合作社2化石燃料的燃烧在当今时代是独一无二的,我们需要做更多的工作来了解南极海洋的变化将如何影响海洋吸收二氧化碳的速度2”。

参考:南大洋上升流,地球的斜度,冰期-间冰期的大气CO2由Xuyuan E. Ai, Anja S. Studer, Daniel M. Sigman, Alfredo Martinez-Garcia, Francois Fripiat, Lena M. Thole, Elisabeth Michel, Julia Gottschalk, Laura Arnold, Simone Moretti, Mareike Schmitt, Sergey Oleynik, Samuel L. Jaccard和Gerald H. Haug, 2020年12月11日,科学
DOI: 10.1126 / science.abd2115

这项研究是由美国国家科学基金会支持(给予D.M.S. plr - 1401489),埃克森美孚通过Andlinger普林斯顿大学能源与环境中心,瑞士国家科学基金会(批准PBEZP2_145695 A.S.S.和赠款PP00P2_144811 PP00P2_172915 S.L.J.),德国研究基金会的全球研究奖学金(DFG格兰特去2294/2-1 j)和马克斯·普朗克的社会。与普林斯顿大学的其他联系:Anja Studer和Francois Fripiat都是Sigman实验室的博士后研究员,Sergey Oleynik是普林斯顿大学地球科学系同位素实验室的经理。

2的评论关于“什么导致了冰河时代?”微小的海洋化石提供了关键证据。”

  1. 不足的事实。你还在瞎猜,想拿到拨款。浪费时间。去非洲建一些房子,挖一些井。然后你就可以像完成了某件事一样微笑了。

  2. 让我们进入下一个冰河世纪,只是为了给那些认为对任何事情征税就能改善气候变化的骗子们盖上盖子。

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