海水中鎂，鈣或鍶等元素的組成比是重建過去海洋過程的重要手段。到目前為止，已經(jīng)假設(shè)這些比率在很長一段時間內(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《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)的國際期刊上。

為了了解海洋系統(tǒng)的當(dāng)前變化并能夠預(yù)測未來的變化，回顧過去可能會有所幫助。但是直接測量海水成分的數(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)時的海洋過程。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恒定，并且在數(shù)百萬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)的國際研究小組在未來海洋網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)下，對這一假設(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。由于以前在整個海洋中都假定成分大致相同，因此就產(chǎn)生了一個問題。環(huán)境影響被忽略了。”馬里奧·萊布拉托博士說，他在CAU地球科學(xué)研究所工作時就啟動了這項研究。

在這項研究中，來自全球十多個國家的科學(xué)家在九年的時間里，在全球79次船舶探險中，收集并分析了14種不同生態(tài)系統(tǒng)中的1100個樣本，從水面到深度達(dá)6000米。這些結(jié)果對于重建海洋歷史和了解當(dāng)前的生物地球化學(xué)過程都具有重要意義。

“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。在我們的實驗室中，我們開發(fā)了特殊的分析方案來確定這些比率，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)實驗室負(fù)責(zé)人DieterGarbe-Schönberg博士說。

“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，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：“如果我們對潛在的機(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。這對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，必須針對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)糾正過去用于重建海洋溫度的方法。