海水中鎂，鈣或鍶等元素的組成比是重建過(guò)去海洋過(guò)程的重要手段。到目前為止，已經(jīng)假設(shè)這些比率在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)以及在大面積上都是恒定的。但是，由基爾大學(xué)(CAU)和GEOMAR亥姆霍茲基爾海洋研究中心領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究表明，當(dāng)今海洋中的重要元素比率比以前認(rèn)為的要多得多。這一發(fā)現(xiàn)也提出了有關(guān)海洋歷史重建的問題。該研究已于昨天發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)的國(guó)際期刊上。

為了了解海洋系統(tǒng)的當(dāng)前變化并能夠預(yù)測(cè)未來(lái)的變化，回顧過(guò)去可能會(huì)有所幫助。但是直接測(cè)量海水成分的數(shù)據(jù)很難追溯到150年前。為了從更古老的時(shí)代獲得信息，科學(xué)家使用了自然檔案，這些檔案間接地使我們了解了當(dāng)時(shí)的海洋過(guò)程。在此背景下，確定海水中某些元素(例如鎂與鈣或鍶與鈣)的比例是重要的工具。這些比率在諸如有孔蟲或珊瑚等生物的碳酸鹽骨架中被“凍結(jié)”，然后可以得出關(guān)于過(guò)去溫度和海水溫度及其他環(huán)境條件的重要結(jié)論。

迄今為止，一直假設(shè)海洋中的這些元素比率相對(duì)恒定，并且在數(shù)百萬(wàn)年中它們的變化非常緩慢?，F(xiàn)在，由基爾大學(xué)(CAU)和基歐(GEOMAR)亥姆霍茲基爾海洋研究中心領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究小組在未來(lái)海洋網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)下，對(duì)這一假設(shè)進(jìn)行了全面研究。“我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)今海洋水域中鎂鈣鈣和鍶鈣鈣比的變異性在不同的生態(tài)系統(tǒng)之間可能存在很大差異。由于以前在整個(gè)海洋中都假定成分大致相同，因此就產(chǎn)生了一個(gè)問題。環(huán)境影響被忽略了。”馬里奧·萊布拉托博士說(shuō)，他在CAU地球科學(xué)研究所工作時(shí)就啟動(dòng)了這項(xiàng)研究。

在這項(xiàng)研究中，來(lái)自全球十多個(gè)國(guó)家的科學(xué)家在九年的時(shí)間里，在全球79次船舶探險(xiǎn)中，收集并分析了14種不同生態(tài)系統(tǒng)中的1100個(gè)樣本，從水面到深度達(dá)6000米。這些結(jié)果對(duì)于重建海洋歷史和了解當(dāng)前的生物地球化學(xué)過(guò)程都具有重要意義。

“為了重建地球歷史早期的海水溫度，到目前為止，已經(jīng)明確定義了海水中恒定的元素比率。在我們的實(shí)驗(yàn)室中，我們開發(fā)了特殊的分析方案來(lái)確定這些比率，不確定性很小。我們的高精度新產(chǎn)品現(xiàn)在的數(shù)據(jù)表明，這種假設(shè)并不總是正確的。” CAU地質(zhì)科學(xué)研究所微量元素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人DieterGarbe-Schönberg博士說(shuō)。

“令人興奮的是，現(xiàn)代海洋中元素比例的巨大空間差異。這些發(fā)現(xiàn)很難與我們目前的水質(zhì)混合和運(yùn)輸概念相吻合，因此，海洋建模者面臨的挑戰(zhàn)是如何協(xié)調(diào)這些模式與我們對(duì)海洋物理學(xué)以及這些化學(xué)元素的匯和源的了解。” GEOMAR生物地球化學(xué)模型學(xué)系主任Andreas Oschlies博士補(bǔ)充說(shuō)，他也是該研究的合著者。

研究人員現(xiàn)在必須了解是什么導(dǎo)致當(dāng)前元素比率的變化以及它的作用。勒布拉托博士強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“如果我們對(duì)潛在的機(jī)制有深刻的了解，我們將能夠更好地將元素比率用于不同的海洋科學(xué)學(xué)科和問題。”他現(xiàn)在在莫桑比克巴扎魯托科學(xué)研究中心工作。展望未來(lái)。這對(duì)于海岸附近以及亞極地區(qū)高緯度的海洋區(qū)域尤其重要。在此，必須針對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)糾正過(guò)去用于重建海洋溫度的方法。