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研究稱海洋鈾同位素揭示萬年前冰川消融影響

發佈時間: 2016-10-08
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眾所週知,冰川消融對海洋有著廣泛影響。但退回到距今2萬至1萬年之間的末次冰消期,我們怎樣了解這種影響呢?美國《科學》雜誌10月6日發表的一項新研究説,深海珊瑚化石中的鈾同位素是一種有力的解讀工具。

作為一種放射性元素,鈾幾乎存在於所有岩石礦物中,它主要含有三個同位素,分別是鈾234、鈾235與鈾238,其中鈾234是鈾238衰變而來。

負責研究的英國布裏斯托爾大學陳天宇博士説,陸地岩石礦物在風化過程中會有一部分鈾溶解到河水中,並被帶入海洋。由於鈾234更容易脫離礦物質,所以溶解于水中的鈾234會多於鈾238。在現代海洋中,海水鈾234比鈾238多15%左右。鈾234本身也在衰變,如果大陸風化輸入的鈾減少,海水中鈾234對鈾238的比例就會降低。

海水鈾同位素比例變化非常小,只有千分之幾,而且其古記錄通常難以準確保存,長期以來其演化像謎一樣困擾著地質和古氣候領域的學者。陳天宇等人發現,前些年從大洋考察中採集的赤道大西洋和赤道太平洋深海珊瑚化石保存非常好,幾乎沒有受到後期改造,是重建過去5萬年海水鈾同位素比例變化的理想材料。

在距今約兩萬年前的末次冰盛期,歐亞大陸北部以及幾乎整個北美地區均覆蓋了厚度達數公里的冰川,類似今天的南極大陸,地質和古氣候學者們曾猜想大陸風化輸入海洋的物質會由於冰凍作用減少。最新分析顯示,當時海水鈾同位素比例比現今要低約千分之三,這為上述猜想提供了直接證據。

而在末次冰消期早期,大西洋海水鈾同位素比例持續升高了千分之六,顯著高於同期太平洋的鈾同位素比例。由於鈾同位素比例在現代海水中完全均一,這表明當時大洋海水混合效率比現在低。不過,約1.5萬年前,大洋深水迴圈速率和混合效率快速增加,此後太平洋和大西洋海水的鈾同位素比例數值接近,並達到現代水準。

此前曾有模擬研究顯示,在末次冰消期,巨大的北半球冰川底部在高壓力和地熱下會變得不穩定而發生大量融化,可能是北半球冰川最終快速崩潰的重要機制之一。最新研究顯示,大西洋海水鈾同位素比例的增加發生在北半球冰川快速消融開始前,這説明冰川底部在冰川整體消融前就已經開始大量融化,並輸入了大量的風化物質到海洋中引起海水鈾同位素比例增加。

陳天宇説:“該研究深刻改變了我們對海洋鈾同位素行為的認識,也給末次冰消期的冰川消融機制提供了有力的地球化學證據。冰川底部融水可能也會給北大西洋表層輸入大量營養,從而促進海洋生物生産率的增加,這些影響值得進一步研究。”

文章來源: 新華社
責任編輯: 奚婷
 
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