南極冰層融化可能會削弱大量碳儲存

這一發現的核心是富含鐵的沉積物，這些沉積物是通過從西南極洲脫落的冰山流入海洋的。

鐵通常充當支持藻類生長的營養素。然而，當科學家檢查 2001 年從南大洋太平洋部分收集的沉積物岩心（從海面以下三英里多的地方提取）時，他們發現較高的鐵含量並不會導致藻類生長更快。

“通常情況下，南大洋鐵供應的增加會刺激藻類生長，增加海洋對二氧化碳的吸收，”奧爾登堡大學的主要作者託本·斯特魯夫說。 Struve 於 2020 年在哥倫比亞氣候學院旗下的拉蒙特-多爾蒂地球觀測站擔任訪問博士後研究科學家。

為什麼更多的鐵沒有促進藻類生長？

研究小組將這一意外發現追溯到冰山輸送的沉積物的化學性質。他們的分析表明，大部分鐵都經過了高度“風化”，這意味著隨著時間的推移，它經歷了廣泛的化學變化。在之前的溫暖時期，當更多的冰從南極洲西部脫落並向北漂流時，進入海洋的鐵通常以這種難溶的形式存在。

由於藻類不能輕易利用這種類型的鐵，因此電導率的增加並不能轉化為更強的生物生長。

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

鐵通常如何促進碳吸收

在南極洲周圍的水域中，鐵通常會限制藻類的生長數量。此前的研究表明，在冰河時期，強風將富含鐵的塵埃從大陸輸送到海洋。在南極前線以北的地區——寒冷的南極水域與北部溫暖的水域交彙的邊界——這些灰塵有助於藻類的生長。

隨著藻類數量的增加，南大洋從大氣中吸收了更多的二氧化碳。碳吸收的增加有助於促進冰川期初期的全球變冷。

這項新研究的重點是南極極鋒以南的水域。來自沉積物岩心的證據表明，溫暖時期的鐵輸入量高於冰河時期。顆粒的大小和成分還表明，鐵的主要來源不是灰塵，而是從南極洲西部爆炸的冰山。

“這提醒我們，海洋吸收碳的能力並不是恆定的，”合著者、哥倫比亞氣候學院教授、拉蒙特-多爾蒂地球觀測站地球化學家吉塞拉·溫克勒說。

過去大量冰損失的跡象

研究結果還提供了有關西南極冰蓋如何應對氣溫上升的見解。斯特魯維指出，最近的許多研究表明，在大約13萬年前的末次冰期期間，該地區的氣溫普遍下降，當時全球氣溫與我們今天看到的相似。

“我們的結果還表明，當時南極洲西部有大量冰消失，”斯特魯維說。

當某些地區厚達數英里的冰蓋破裂時，產生了大量的冰山。這些冰山從冰下的岩石上刮下沉積物，並在向北漂流並融化時將其釋放到海洋中。沉積物記錄表明，在冰川期末期和冰川高峰期，冰山活動特別頻繁。

為什麼鐵的形態很重要？

“這裡重要的不僅僅是進入海洋的鐵量，還有它的化學形式，”溫克勒說。 “這些結果表明，冰山運輸的鐵的生物利用率可能低於之前的假設，這從根本上改變了我們對南大洋碳吸收的看法。”

研究人員指出，在南極洲西部的冰蓋下有一層非常古老的岩石，非常容易遭受風化。在之前的間冰期，每當冰蓋退縮時，冰山活動的增加都會將大量風化礦物帶入附近的南太平洋。儘管鐵投入增加，藻類生長仍然有限。

“我們對這個結果感到非常驚訝，因為在南大洋的這個地區，鐵輸入總量並不是藻類生長的控制因素，”斯特魯夫說。

這對未來氣候變化意味著什麼

隨著全球變暖的持續，南極西部冰蓋的進一步變薄可能會造成與上一次冰河期類似的情況。

“根據我們目前所知，冰蓋不太可能在不久的將來崩塌，但我們可以看到那裡的冰已經開始消退，”斯特魯夫說。

如果繼續退縮，冰川和冰山可能會更快地侵蝕風化岩層。與今天相比，這一過程可能會減少南大洋太平洋部分的碳吸收，從而產生可能加劇氣候變化的反饋。