南極洲氣候變遷的巨大希望剛剛破滅

但新的證據顯示預測可能不準確。

羅格斯大學新不倫瑞克分校的科學家在該團隊所謂的迄今為止最精確的南極冰川鐵通量測量中發現，冰架融水向周圍海水貢獻的鐵比之前認為的要少得多。

這項發表在《通訊地球與環境》雜誌上的研究提出了關於南大洋鐵的實際來源的新問題。研究人員表示，這些發現可能會影響氣候變遷預測和模型的開發方式。

羅格斯大學環境與生物科學學院海洋與海岸科學系教授、該研究的首席研究員羅布·謝裡爾（Rob Sherrill）表示：“人們普遍認為，冰架下冰川的融化為這些陸架水域提供了大量生物可利用的鐵，形成了冰川驅動的自然鐵富集過程。”

謝裡爾說，結果回顧了這些假設。融水攜帶的鐵含量比先前估計的低數倍。此外，大部分的鐵似乎來自與冰架融化直接產生的融水不同形式融水。

為什麼南大洋的鐵很重要？

儘管南極水域有時會持續數月處於黑暗狀態，但南大洋仍支持豐富的浮游植物生長。這些微小植物構成了食物網的基礎，為企鵝、海豹和鯨魚提供食物，為磷蝦提供食物。隨著浮游植物的生長，它們透過光合作用從大氣中去除大量二氧化碳，使該地區成為世界上最大的溫室氣體海洋匯。

到目前為止，科學家對這些水域中鐵來源的了解大部分來自電腦模擬和模型。謝裡爾和來自羅格斯大學以及美國和英國合作機構的同事選擇收集直接現場測量結果。

2022 年，研究人員乘坐現已退役的美國破冰船納撒尼爾·B·帕爾默號前往南極洲西部阿蒙森海的多特森冰架。阿蒙森海是南極融化造成海平面上升的主因。他們的目標是從源頭收集冰川融水。

冰架下取樣

在阿蒙森海，融水在漂浮的冰架下形成，這些冰架從陸地上的冰川延伸到海洋。融化主要是由於來自深海的相對溫暖的水流入冰下的空腔。

在多特森冰架，研究團隊確定了海水流入這些空腔之一的位置以及與融水混合後流出的位置。在入口和出口點採集水樣本。

回到新澤西州，博士後研究員兼研究的主要作者 Venkatesh Cheney 測量了樣本中的鐵濃度，分析了溶解的鐵和與懸浮顆粒結合的鐵。德州農工大學的傑西卡·菲茨西蒙斯 (Jessica Fitzsimmons) 和珍妮爾·史蒂芬 (Janelle Stephen) 合作者透過檢查同位素比來對鐵進行「指紋識別」並追蹤其來源。史蒂芬在南佛羅裡達大學蒂姆·康威的實驗室進行了初步同位素分析。

利用這些測量結果，切尼和他的團隊計算出了離開空腔的水中與進入空腔的水中相比，鐵含量多了多少。同位素特徵也有助於確定負責的熔化過程。

深水和沈積物提供了大部分鐵

謝裡爾表示，結果出乎意料。熔水僅佔從型腔流出的溶解鐵的約 10%。大部分鐵來自深海水域（62%），另外 28% 來自大陸棚沉積物。

切尼說：“從冰架空腔中出來的溶解鐵中，近 90% 來自冰架空腔外更深的水和沈積物，而不是來自融水。”

同位素數據也顯示冰川下方發生的過程。樣本顯示存在一層缺乏溶解氧的液態融水。在這些條件下，下面岩石中的固體氧化鐵可以更容易溶解，將鐵釋放到水中。切尼認為，這種機制可能比融化的冰架貢獻更多的鐵。

重新檢視鐵和南極氣候模型

總之，這些發現挑戰了長期以來關於地球暖化時南大洋鐵來源的假設。研究人員強調，需要做更多的工作來充分了解冰下過程如何影響鐵的釋放。

謝裡爾說：“我們在這篇論文中聲稱，融水本身攜帶的鐵很少，而且它攜帶的大部分鐵來自磨碎和溶解基岩和冰蓋之間液體層中的基岩，而不是來自導致海平面上升的冰。”

他補充說，許多科學家可能會對這項發現感到驚訝。