融化南極冰的冰下火山可以應對氣候變化

融化南極冰的冰下火山可以應對氣候變化
憤怒的風使得南極的麥克默多乾穀不受雪和冰的影響。 在山谷中發現的方解石揭示了古代冰冰期火山的秘密。 Stuart Rankin / Flickr, CC BY-NC

鐵通常不是因其作為極地海洋冷水中微生物的微量營養素的作用而聞名。 但是鐵會浮游生物,而浮游生物則會在體內產生二氧化碳。 當它們死亡時,這些生物沉入海底,安全地儲存碳。

鐵到達南大洋究竟是如何引起激烈爭論的,但我們知道在上一個冰河時代,大量的碳儲存在 南大洋的底部。 了解碳如何儲存在海洋深處可以幫助減少CO2 在大氣層中,南極洲具有強大的作用。

據信冰山和大氣塵埃是過去這種微量營養素的主要來源。 然而,在研究中發表的 自然通信我和我的同事檢查了來自南極洲的方解石結殼,並發現冰川下的火山對於在最後一個冰河時期將鐵傳遞到海洋至關重要。

今天,來自格陵蘭島和南極半島的冰川融水在溶液中和作為微小顆粒(直徑小於0.0001mm)供應鐵,這些顆粒很容易被浮游生物消耗。 在冰川與基岩相遇的地方,微小的生物可以生活在相對溫暖的水中。 他們能夠從岩石中提取“食物”,並在此過程中釋放出鐵,然後可以將水下河流帶到大海。

冰下的火山爆發可以形成水下的冰下湖泊,這些湖泊有時會向下游排出大量的水,這些水流到冰緣以及更遠的地方,攜帶著鐵顆粒和溶液。

冰融化在氣候變化中的作用目前尚不清楚。 科學家預測部分地區即將崩潰,這一點尤為重要 Larsen C冰架.

研究人員也在研究如何進行調查 在南大洋重現天然鐵肥 並誘發藻類大量繁殖。 通過詢問火山檔案,我們可以更多地了解融水中的鐵肥對全球溫度的影響。

融化南極冰的冰下火山可以應對氣候變化
冰下方解石的拋光晶圓。 在水袋中形成半透明的結晶層,為微生物提供營養。 帶有岩石碎片的不透明方解石記錄了一個時期,即從火山噴發形成的冰下湖中排出的水,帶走溶液中的鐵和鐵顆粒。 提供

最後的冰川最大值

末次盛冰期,27,000到17,000的時期,當時冰川在全球範圍內最大程度上是CO的數量2 相對於工業前水平(180 ppm),在大氣中降低至280百萬分率(ppm)。

今天我們在 400 PPM 而且,如果目前的變暖趨勢繼續下去, 不歸點 將到達。 當赤道到極地的溫度差異很小時,全球溫度系統將回到恐龍時代。

如果我們有興趣為我們的後代提供一個可居住的星球,我們需要減少大氣中的碳量。 由鐵肥促進的南大洋浮游生物的繁殖是降低CO的一個重要因素2 在末次盛冰期,他們今天可以幫助我們。

最後的冰川最大值有風將沙漠和冰山上的灰塵散佈到南大洋,為藻類大量繁殖提供必要的鐵。 這些極端條件今天不存在。

隱藏的火山

然而,單獨的灰塵和冰山都沒有解釋末次盛冰期海洋沉積物中記錄的生產力爆發。 還有另一種成分,僅在稀有的冰下過程檔案中發現,可以精確地標記為末次盛冰期。

南極洲的冰損失 乾穀 露出生鏽的紅色方解石,在冰晶拋光的岩石上塗抹。 方解石具有微小的層,可以通過輻射測量技術精確測量。

融化南極冰的冰下火山可以應對氣候變化
一塊冰下的方解石塗層鵝卵石。 這表明當前運輸鵝卵石的速度非常快,就像山間溪流一樣。 在形成的方解石中的不透明層的同時沉積卵石。 提供

每層都在其化學和DNA中保留了有助於向南大洋輸送鐵的過程記錄。 例如,富含氟的小球表明由火山活動產生的水下通風口將富含礦物質的混合物注入冰下環境。 DNA數據證實了這一點,揭示了一個繁榮的社區 嗜熱 - 僅生活在非常熱的水中的微生物。

然後,似乎有理由假設火山爆發發生在冰下,並形成了一個冰下湖,其水域進入一個相互連通的通道系統,最終到達冰緣。 融水從冰塊中產生的鐵中排出鐵,然後冰層遇到基岩,然後到達海洋 - 從而引起藻類大量繁殖。

我們將這種排水活動記錄在灰塵通量與海洋生產力不匹配的時期。 因此,我們的研究表明,南極洲的火山在向南大洋輸送鐵方面發揮了作用,並可能有助於降低CO2 大氣中的水平。

我們的研究有助於解釋火山如何對氣候變化起作用。 但它也更多地揭示了鐵肥作為緩解全球變暖的可能方式。談話

關於作者

Silvia Frisia,環境與生命科學學院副教授, 紐卡斯爾大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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