含铁的灰尘招来冰河世纪

Sid+Perkins

从巴塔哥尼亚沙漠涌来的富含铁质的尘埃（图中左侧的红色羽流）滋养肥化了营养贫乏的南部海洋，并从大气中吸收促使地球变暖的二氧化碳。

想象一下，富含铁的灰尘从风中飘来，最后落入大海。在海里，它滋养着那些需要从空气中吸收二氧化碳的生物。随着时间的推移，大气中的此类温室气体大量消失，它们所属的星球开始冷却。这是科学家最新的研究成果。他们认为，是空气中的铁质促成了冰河世纪的到来。不过，这些科学家至今还没有掌握强有力的证据。

富含铁的灰尘可加速那些能从空气中获取二氧化碳的微生物的生长。这种观念早在20世纪80年代末就得到了科学界的普遍认同。在冰河时代，海平面比较低，那些如今已被海水淹没的广阔沿海浅滩依然暴露在大气中。正因为这样，富含铁和其他营养成分的沉积物会变干。后来，强风裹挟起那些细粒化且脱水的灰尘，将其带至远离海岸的地方。在那儿，灰尘吸收着二氧化碳，滋润着位于海洋食物链底层的浮游植物。瑞士苏黎世古气候学家阿尔弗雷多·马丁内斯·加西亚指出，此前关于在过去1000年里累积在海床上的沉积物的种种分析表明，落入水域表面的富含铁的灰尘的增长会提高水中生物的生长率，但这些研究只不过提供了一个时间上的关联性而已。

被海洋硅藻包围的颗石藻。硅藻和颗石藻都是海洋浮游植物。约翰·马丁认为，铁元素不足会限制它们的繁殖。

而目前，马丁内斯·加西亚和他的同事已开发出一种新的方法来探测过去的海底沉积物。在海底泥芯样本中，他们分拣出一种连在碳酸盐骨架上的有机物，这些骨架属于被称为“有孔虫”的浮游微生物中的一个特殊物种。这个特殊物种较大，易于辨识，因此将其残骸与其他有孔虫类分离较为简单。研究人员对有机物中所含的氮特别感兴趣，因为那些微生物可能会像海水溶解硝酸盐一样消耗掉它。新的测试表明，同位素氮在样品中的总比例越高，样品所属地表层水域中的生物生长就越茁壮繁盛。碳定年法已为每个沉积物样品测定了其所属的年代。

通过应用这种新方法，研究人员观测了一个5米多长的沉积岩芯，它有大约16万年的历史，是从南非西南岸边深海海床上钻探出来的。马丁内斯·加西亚解释道，在冰河时代海平面较低的时期，季风很可能将灰尘自南美洲东海岸带到那儿；而在间冰期，灰尘则是从巴塔哥尼亚沙漠吹过来的。他指出，正因为如此，此地沉积岩的积累分层可成为验证铁质施肥假设的依据。

研究人员发表在《科学》杂志网站上的报告称，测试结果表明，该地区灰尘沉积量与海水表层生物生长率以及多孔虫消耗溶解的硝酸盐量之间有非常紧密的联系。马丁内斯·加西亚指出，这些联系不但在最后两个冰河时代的顶峰时期真实存在，在过去16万年内的一连串冷于正常气候的、长达几个世纪之久的断代里也是真实存在的。

英国埃克塞特大学的气候科学家安德鲁·沃森提到，对过去冰期和间冰期之间发生的二氧化碳的变化，加西亚的研究小组确认的特殊生化规律只能解释一半。因此，尽管铁质施肥可能是影响地球气候的主要因素，但它还不能完全解释周而复始的冰河期的成因。尽管如此，他强调：“这依然是迄今我见过的最好的研究资料。”

虽然过去的实地研究表明，在海里施铁肥能促进海域中生物的生长，但是关于从大气中吸收的碳最终能否被长期锁定在海床沉积岩中的辩论仍在激烈进行。锁定碳才是通过消除大气中的二氧化碳，以地质工程改造气候所要努力达成的目标。事实上，有研究指出，在海洋食物链中较高等的生物由于食物供应量增长，种群数量暴增，它们的呼吸又快速将二氧化碳返还到了生态系统中。

“这是一篇相当好的论文，是该领域研究的一大进步。”麻省理工学院的海洋地球化学家爱德华·博伊尔如是评论。由于在过去的年代里，这些水域已积累了尘埃，所以该研究没有直接测量其中溶解的铁量，但是他们提供了一个关于氮含量究竟在以前起过什么作用的更好的案例——这条信息有可能向我们揭示远古生命兴衰替代的秘密。endprint