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冰栖藻类为海冰“代言”,气候模型得强援

海冰蕴含着地球气候变化的重要信息。

海冰是反映地球气候变化的关键指标之一。《自然通讯》杂志当地时间1月4日报道,美国布朗大学的研究人员发现,一种常见于高纬度海洋沉积物中的有机分子――四不饱和烯酮(C37:4)是由此前未知的冰栖藻类产生的。随着海冰浓度的涨落,与之相关的藻类和它们遗留下的分子也会产生相应变化。

这一新发现有望为科学家们提供重建有关古代海冰数量和分布信息的工具,进而帮助解释人类活动引发的气候变化。

“我们证实,C37:4与海冰浓度的关联性极高。”论文作者、布朗大学博士生Karen Wang说,“通过分析不同年代沉积物中该分子的浓度,我们可以重现过去不同时期的海冰浓度。”

多年来,其他类型烯酮分子一直被用作海洋表面温度的“代言”指标。在不同温度下,海洋表面的藻类产生的烯酮量也不同(分别为C37:2和C37:3)。科学家们可以利用这两种分子的比例估计历史温度。

“一直以来都没人试图将C37:4与温度测量挂钩。”布朗大学地球、环境和行星科学系教授Yongsong Huang说,“没有人知道C37:4从何而来,也没人知道它有什么作用。科学家们也建立了一些理论,但并未取得定论。”

为解决相关问题,Huang等人研究了从北极周围结冰区提取的含有C37:4的沉积物和海水样本。他们使用先进的DNA测序技术识别了样本中的生物,发现了一些藻类新物种。随后,研究人员在实验室中对新物种进行培养,确证它们产生了异常丰富的C37:4。

接着,研究人员继续探索:这些冰栖藻类留下的分子是否可以视作可靠的海冰“代言人”。为此,研究人员对北冰洋若干区域(靠近现在的海冰边缘)沉积物岩心中的C37:4浓度进行分析。在不久前的过去,这些区域的海冰对温度变化非常敏感。新研究结果显示,C37:4浓度最高时,气候最冷,海冰最多。C37:4的浓度顶峰出现在距今12000年前的新仙女木时期,那是一个异常寒冷的时期。而当气候最温暖、冰层消退之时,C37:4浓度很低。

Huang教授说:“我们发现,C37:4这个新指标的相关性比此前使用的其他标记物强得多。海冰研究可能不存在完美关联,因为其建模过程十分复杂。C37:4应该是我们能找到的最强大的标记物。”

研究人员表示,与硅藻化石重建海冰模型相比,C37:4还具有一些额外优势――模拟的年代越久远,前者的可靠性就越低,因为化石分子会降解,而像C37:4这样的分子往往保存得更完好,因此更适用于远古重建项目。

科界原创

编译:德克斯特

审稿:西莫

责编:陈之涵

期刊来源:《自然通讯》

期刊编号:2041-1723

原文链接:

https://phys.org/news/2021-01-tool-reconstructing-ancient-sea-ice.html

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