融冰越多碳越多？科學家：南大洋肥料變廢，全球變暖陷入惡性循環

科學家在研究古老的海洋沉積物時，在西南極冰蓋的融化與南大洋從空氣中吸收二氧化碳的能力之間，發現了一種出人意料的聯系。

一項發表在《自然-地球科學》上的新研究表明，在過去的地質周期中，西南極冰蓋的變化與南大洋海洋藻類的生長變遷密切相關。這種關系的展開方式卻令人驚訝，它挑戰了學界長期以來的假設。

這一發現的核心，在于那些隨著冰山從南極西部斷裂并漂入海洋時所攜帶的富含鐵元素的沉積物。

鐵通常是支持藻類生長的關鍵營養物質。當科學家檢查2001年從南大洋太平洋扇區海面以下三英里深處采集的一根沉積物巖芯時，他們發現了一個反常現象：較高的鐵含量并沒有像預期那樣導致藻類生長的加速。

研究團隊將這一意外結果歸因于冰山所輸送沉積物的化學特性。他們的分析表明，這些鐵中的大部分已經高度“風化”，意味著它們隨著時間的推移經歷了廣泛的化學蝕變。在早期的溫暖時期，當更多的冰從南極西部脫落并向北漂移時，進入海洋的鐵往往以這種難溶的形式存在。

由于藻類難以利用這種形態的鐵，因此，即便鐵的輸送量增加了，也未能轉化為更強的生物生長勢頭。

基于這些發現，研究人員得出結論：隨著氣候變暖，西南極冰蓋的持續流失可能會降低南大洋吸收二氧化碳的能力。

在環繞南極洲的水域中，鐵元素的稀缺通常限制了藻類的生長量。此前的研究表明，在冰期，強風將富含鐵的塵埃從大陸輸送到海洋中。在南極極鋒（寒冷的南極水域與北部較暖水域交匯的邊界）以北的地區，這些塵埃起到了為藻類施肥的作用。

隨著藻類種群的擴大，南大洋從大氣中吸收了更多的二氧化碳。這種增加的碳吸收有助于在冰期開始時加強全球的冷卻效應。

這項新研究則將目光投向了南極極鋒以南的水域。那里的沉積物巖芯證據顯示，鐵的輸入量是在溫暖的間冰期達到最高，而非在冰期。顆粒的大小和構成也揭示出，鐵的主要來源并非風塵，而是從南極西部崩解出來的冰山。

“這提醒我們，海洋吸收碳的能力并不是一成不變的，”該研究的合著者、哥倫比亞氣候學院教授兼拉蒙特-多爾蒂地球觀測站地球化學家吉塞拉·溫克勒說道。

這些發現也為我們理解西南極冰蓋對氣溫上升的敏感程度提供了視角。斯特魯夫指出，最近的幾項研究表明，在大約13萬年前的末次間冰期，當全球氣溫與今天相似時，該地區曾發生過大規模的冰蓋退縮。

“我們的結果也表明，當時南極西部流失了大量的冰，”斯特魯夫說。

隨著某些地區厚達數英里的冰蓋發生破裂，產生了大量的冰山。沉積記錄顯示，在冰期即將結束和間冰期達到頂峰的條件下，冰山的活動尤為劇烈。

這些冰山在向北漂移并融化的過程中，刮擦了冰層下方的基巖，并將沉積物釋放到海洋中。

“這里至關重要的不僅僅是有多少鐵進入了海洋，而是它以何種化學形式存在，”溫克勒說。“這些結果表明，冰山輸送的鐵，其生物可利用性可能遠低于我們要先前的假設，這從根本上改變了我們對南大洋碳吸收機制的認知。”

研究人員認為，在西南極冰蓋之下，埋藏著一層非常古老、風化嚴重的巖石。在早期的間冰期，每當冰蓋退縮，增加的冰山活動就會將大量這種風化的礦物質帶入附近的南太平洋。盡管鐵的輸入量增加了，但藻類的生長依然受限。

“我們對這一發現感到非常驚訝，因為在南大洋的這個區域，鐵輸入的總量并不是控制藻類生長的決定性因素，”斯特魯夫說。

隨著全球變暖的持續，西南極冰蓋的進一步變薄可能會重現末次間冰期時的狀況。

“基于我們目前所知，冰蓋不太可能在短期內崩塌，但我們可以看到那里的冰層已經在變薄，”斯特魯夫說。

如果退縮繼續下去，冰川和冰山可能會更迅速地侵蝕風化的巖層。這一過程可能會導致南大洋太平洋扇區的碳吸收量低于今天的水平，從而形成一種反饋機制，進一步加劇氣候變化。

在漫長的地質時間尺度上，地球似乎總是在以一種近乎冷酷的幽默感在運作。我們曾經天真地以為，冰川融化釋放出的鐵元素，或許能成為大自然的一種自我救贖——通過滋養藻類來吸附過量的碳，從而為發燒的地球降溫。但來自深海的古老巖芯卻用一種沉默的方式打破了這個幻想。

那些深埋在冰蓋下數萬年的巖石，早已在歲月的侵蝕中失去了活性。當它們隨著崩解的冰山墜入大海，就像是一把把生銹的鑰匙，再也打不開生命爆發的大門。這不僅是一個關于化學反應的故事，更是一個關于謙卑的寓言：自然的系統遠比人類線性的模型要精密和復雜得多，當我們試圖推倒第一塊多米諾骨牌時，往往無法預料最后倒下的會是哪一塊。