藻類化石揭示了5億年的氣候變化

地球科學(xué)家可以追溯時(shí)間，重建地質(zhì)過(guò)去和古氣候，以更好地預(yù)測(cè)未來(lái)的氣候條件。荷蘭海洋研究所(NIOZ)和烏得勒支大學(xué)的科學(xué)家成功開(kāi)發(fā)了一種新的指示物(試劑)2——古代一氧化碳水平，它使用有機(jī)分子植物和葉綠素碎片。這種新的有機(jī)試劑不僅連續(xù)提供了最連續(xù)的二氧化碳濃度記錄，而且打破了其時(shí)間跨度的記錄，覆蓋了5億年。數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去需要數(shù)百萬(wàn)年來(lái)增加二氧化碳的概念，現(xiàn)在它正在以一個(gè)世紀(jì)的水平發(fā)生。這些結(jié)果于11月28日在科學(xué)進(jìn)展發(fā)表。

隨著今天二氧化碳的增加，了解這些變化會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響至關(guān)重要。為了更好地預(yù)測(cè)未來(lái)，我們必須知道CO2以上長(zhǎng)期變化的地質(zhì)歷史。過(guò)去的CO2可以直接測(cè)量，比如冰芯中含有古氣體的氣泡。但是冰芯的有效時(shí)間是有限的，是一百萬(wàn)年。為了走得更遠(yuǎn)，回到過(guò)去，地球科學(xué)家開(kāi)發(fā)了有限公司2的各種間接測(cè)量方法，從藻類、樹(shù)葉、古代土壤和古代沉積物中儲(chǔ)存的化學(xué)物質(zhì)等物質(zhì)來(lái)重建過(guò)去的環(huán)境條件。

植烷，一種新的旅行方式

一種新的試劑，利用葉綠素的降解產(chǎn)物，允許地球化學(xué)推斷歷史二氧化碳在深層時(shí)間水平的連續(xù)記錄。NIOZ的科學(xué)家最近在從寒武紀(jì)到現(xiàn)代的海平面上開(kāi)發(fā)了一種很有前途的新有機(jī)試劑2，以揭示5億年的二氧化碳

使用這種新藥劑，他們可以連續(xù)記錄古代的二氧化碳水平。“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了一種新的時(shí)間旅行方式——更遠(yuǎn)的時(shí)間和更多的地方，”NIOZ科學(xué)家凱特琳維特科夫斯基說(shuō)?！巴ㄟ^(guò)種植，我們現(xiàn)在有了最長(zhǎng)的二氧化碳記錄和單一的海洋因子。這些新數(shù)據(jù)對(duì)于現(xiàn)在能夠?qū)ξ磥?lái)做出更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的建模人員非常有價(jià)值。”

維特科夫斯基和他的同事從深海巖芯和世界各地的石油中挑選了300多個(gè)海洋沉積物樣本，反映了過(guò)去5億年中的大多數(shù)地質(zhì)時(shí)期。

化石分子

過(guò)去的化學(xué)反應(yīng)可以“儲(chǔ)存”在化石分子中，因此它們可以反映各種古代環(huán)境條件。地球化學(xué)可以“解讀”這些條件，比如海水的溫度、酸堿度、鹽度和二氧化碳水平。有機(jī)物，如植烷，反映了CO 2海水或大氣(PCO2)的壓力。

綠色小英里

雖然所有有機(jī)物都有反射CO 2的潛力，但植烷是特殊的。植烷是綠色世界的色素。任何通過(guò)光合作用吸收陽(yáng)光的東西，包括植物、藻類和一些細(xì)菌，都含有葉綠素，植物來(lái)源于葉綠素。植物和藻類產(chǎn)生的二氧化碳和氧氣。沒(méi)有這些小小的綠色英里，我們的世界將會(huì)不同。

葉綠素在世界各地都有發(fā)現(xiàn)，因此植物烷無(wú)處不在，是腐爛和化石生物量的主要成分。維特科夫斯基說(shuō)：“植烷在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，盡管它已經(jīng)有幾百萬(wàn)年的歷史了。

碳同位素分餾

過(guò)去，CO2是通過(guò)光合作用過(guò)程中的碳同位素分餾從植酸等有機(jī)物中估算出來(lái)的。當(dāng)CO2被占據(jù)時(shí)，植物和藻類喜歡重碳同位素(13)中的輕碳同位素(12C)。當(dāng)周圍水或大氣中的CO2水平較低時(shí)，他們只使用重碳同位素。因此，這兩種同位素之間的比率反映了生長(zhǎng)過(guò)程中環(huán)境中的二氧化碳水平。

這也解釋了為什么維特科夫斯基沒(méi)有使用陸地植物作為她的研究來(lái)源，而是只使用來(lái)自(化石)海洋來(lái)源的植物烷。世界上的植物分為所謂的C3植物和C4植物，每種植物都有自己獨(dú)特的重量碳比。與植物同行相比，浮游植物的比例非常相似。維特科夫斯基：“通過(guò)只選擇海洋資源，我們可以限制數(shù)據(jù)集中植物來(lái)源的不確定性?！?

“在我們的數(shù)據(jù)中，我們看到高水平的二氧化碳，達(dá)到1000 ppm，而不是今天的410 ppm。在這方面，目前的水平并不獨(dú)特，但這些變化的速度是前所未有的。通常持續(xù)數(shù)百萬(wàn)年的變化現(xiàn)在發(fā)生在一個(gè)世紀(jì)內(nèi)。這些額外的二氧化碳數(shù)據(jù)可以幫助我們了解地球的未來(lái)。”在未來(lái)的研究中，植物甾烷可以用來(lái)追溯早于20億年前首次在樣本中發(fā)現(xiàn)的表現(xiàn)。

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