來自南極西部的融冰正將鐵元素輸送至南大洋。通常情況下，這種營養(yǎng)物質(zhì)能促進(jìn)藻類生長，進(jìn)而協(xié)助海洋從大氣中吸收二氧化碳。令人意外的是，這些額外注入的鐵元素并未引發(fā)藻類的大規(guī)模爆發(fā)。

這項研究表明，隨著冰層退縮，地球可能正在失去部分有助于減緩變暖的天然碳清除系統(tǒng)。即便海洋接收了理論上應(yīng)增加碳吸收的富鐵沉積物，這種情況依然在發(fā)生。

科學(xué)家鉆取了深海泥芯。這些泥芯取自水下三英里（約四點八公里）深處，蘊(yùn)含著過往冰山留下的含鐵砂礫層。

奧爾登堡大學(xué)的海洋地球化學(xué)家托爾本·斯特魯夫博士利用這些記錄，追蹤到了與南極西部退縮相對應(yīng)的鐵含量峰值。

研究人員基于該巖芯建立的詳細(xì)分析顯示，較高的鐵含量竟與較弱的藻類生長相對應(yīng)。這種錯位指向了沉積物本身一個被忽視的細(xì)節(jié)，正是這一細(xì)節(jié)決定了海洋生物能否利用這些鐵元素。

泥芯中的大部分物質(zhì)包含經(jīng)過長期暴露后形成的化學(xué)風(fēng)化礦物。這些礦物以頑固的固體形式鎖住了鐵元素。

由于幾乎沒有鐵溶解到表層海水中，即使冰山帶來了更多沉積物，藻類也無法利用這些額外的補(bǔ)給。斯特魯夫指出：“鐵輸入的總量并不是藻類生長的控制因素?！?/p>

碳汲取量僅在較新鮮的礦物抵達(dá)時才會上升，因此下一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于藻類通常如何將碳鎖定。

表層藻類在生長過程中從海水中吸收二氧化碳，進(jìn)而促使海水從大氣中吸收更多氣體。當(dāng)這些細(xì)胞死亡或聚集時，部分碳會沉降，從而在數(shù)個世紀(jì)內(nèi)與大氣隔絕。

斯特魯夫表示：“通常，南大洋鐵供應(yīng)的增加會刺激藻類生長。”

區(qū)域性的鐵來源和海洋混合作用決定了這種碳汲取是否會增長，而在南極洲周圍的水域，情況各不相同。

在南極極地鋒（冷暖水團(tuán)交匯的邊界）以北，風(fēng)吹塵埃有助于滋養(yǎng)藻類。而在該鋒面以南，漂流的冰山是溫暖間冰期主要的鐵來源，其時間點與塵埃脈沖不同。

早前的觀點將鐵含量的增加與寒冷、多風(fēng)的時期聯(lián)系起來，但南太平洋的沉積巖芯顯示，其峰值出現(xiàn)在溫暖的間冰期。

這一反轉(zhuǎn)使南極西部的退縮成為了碳循環(huán)故事的一部分，并為更古老的泥層中隱藏的線索埋下了伏筆。

在約五十萬年的時間跨度里，泥層隨冰山活動的消長而起伏，記錄了南極西部冰層反復(fù)發(fā)生的脈沖式流失。

基因組學(xué)證據(jù)指出，在末次間冰期——即一十三萬年前冰河時代之間的一段溫暖時期——南極西部冰蓋曾發(fā)生崩塌。

斯特魯夫說：“我們的結(jié)果也表明，當(dāng)時南極西部流失了大量冰?！北鶎酉鹿爬系膸r石似乎控制了海洋接收的物質(zhì)，從而建立了一種在退縮期間至關(guān)重要的反饋機(jī)制。

在南極西部部分地區(qū)之下，古老的巖層可能已經(jīng)經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化，等待著冰川的刮擦和研磨。

當(dāng)冰山融化時，這些顆粒釋放出的生物可利用鐵極少，無法被活細(xì)胞輕易吸收，因此藻類生長依然受限。

這一鏈條導(dǎo)致在冰蓋退縮階段大氣中留存了更多二氧化碳，因為海洋每年的碳清除量減少了。如果退縮速度加快，這一陷阱可能會削弱南大洋的碳匯功能——即一個清除碳多于釋放碳的系統(tǒng)。

持續(xù)的變暖可能導(dǎo)致更多冰山脫離南極西部，而研究表明，它們攜帶的沉積物可能會降低碳吸收。加速的退縮將暴露更多古老巖石，冰川會研磨并向表層水域釋放更多難溶顆粒。

斯特魯夫表示：“根據(jù)我們要目前所知，冰蓋在不久的將來不太可能完全崩塌?！?/p>

但碳清除量的減少將導(dǎo)致更多溫室氣體殘留，增加額外的熱量，從而加速未來的融化和海洋變化。

單個沉積巖芯無法描繪整個南大洋的全貌，且南極周邊的環(huán)境各異。局部風(fēng)場、海冰和深水混合也控制著藻類生長，因此鐵化學(xué)只能解釋過去波動的一部分。

由于海洋化學(xué)過程可以循環(huán)、鎖定或剝離溶解鐵，沉積記錄無法直接追蹤這些步驟。來自南極其他扇區(qū)的更多記錄將揭示，隨著冰流失的增加，同樣的“鐵陷阱”是否會出現(xiàn)在其他地方。

氣候模型通常假設(shè)額外的鐵會提高海洋生產(chǎn)力，但這項工作表明，鐵的存在形式可能會阻礙這一效應(yīng)。

追蹤礦物類型和來源能讓模擬系統(tǒng)判斷鐵何時溶解，進(jìn)而控制藻類生長是否增加。更精細(xì)的礦物細(xì)節(jié)也有助于預(yù)測者避免做出“冰山融化加速自動增強(qiáng)海洋碳匯”的假設(shè)。

如果規(guī)劃者指望海洋吸收來抵消排放，這一新的限制因素將增加錯失氣候目標(biāo)的風(fēng)險。

該研究將南極西部下方的隱秘地質(zhì)結(jié)構(gòu)與數(shù)千英里外的碳清除聯(lián)系起來，將冰層流失與海洋碳吸收掛鉤。

未來的監(jiān)測需要同時涵蓋冰川和海洋測量，因為更多的融化可能意味著可利用鐵的減少和碳吸收能力的減弱。