在古代南極冰中發現的海洋生物解決了冰河時期的二氧化碳難題

隨著世界從上一個冰河世紀開始變暖，二氧化碳水平的上升停滯了將近2000年。這總是讓科學家感到困惑，但是現在他們認為他們知道發生了什麼。

古代南極冰蓋中微量海洋生物的證據幫助解釋了一個長期的難題，即為什麼隨著地球從上一個冰河時代開始變暖，二氧化碳（CO 2）水平的上升停滯了數百年。

我們的研究表明，數千年前，南大洋表面的海洋生物生產力猛增。

令人驚訝的是，這種海洋生物曾經在調節氣候方面發揮了作用。因此，這一發現對未來的氣候變化預測具有重大意義。

走進過去

我們的研究使我們從智利到大西洋最南端的韋德爾海（Weddell Sea）進行了四個小時的飛行，並降落在南緯79°的寒冷緯度的冰跑道上。

威德爾海經常被海冰所阻塞，並且自最早的探險家向南冒險以來一直對船舶構成危險。

1914年，英裔愛爾蘭探險家歐內斯特·沙克爾頓（Ernest Shackleton）和他的同僚在這裡停留了兩年，距文明1,000公裡。他們面臨孤立，飢餓，冰冷的溫度，壞疽，冰山遊蕩和食人的威脅。

在這裡生存和從事科學一樣困難。

通常，當科學家收集冰樣時，他們會垂直鑽探一年深的雪和冰層中的深層巖心。我們做了一些完全不同的事情：我們在冰景上鑽了一系列較短的巖心來進行水平運動。

那是因為愛國者丘陵是一個被狂野的地方，被威德爾海旋風肆虐，傾瀉大量的降雪，然後是強寒風（稱為卡塔巴風）傾瀉出極地高原。

那些有風的風吹來。

隨著一年四季大風的吹拂，它們以稱為升華的過程清除了表層冰。較舊，更深的冰被吸引到地表。這意味著越過藍冰走向愛國者丘陵實際上就像是穿越時空。

漫步在藍色的冰面上，是時光倒流。圖片提供：基爾大學Matthew Harris，作者提供

裸露的冰層揭示了從大約20,000年前的最後一個冰河時代過渡到我們現在更溫暖的世界（全新世）的過程。

南極逆轉

隨著地球變暖，大氣中的二氧化碳含量迅速從百萬分之190增加到280。

但是變暖的趨勢並非一成不變。

從大約14,600年前開始，南半球有2,000年的降溫期。這個時期被稱為南極逆冷，二氧化碳的水平停滯在百萬分之240。

發生這種情況的原因是困惑，但了解它可能對改善當今的氣候變化預測至關重要。

在冰上尋找生活

在三個多星期的時間裡，我們與風雪作了鬥爭，收集了最後一個冰河時代末期的詳細冰樣品。

令我們驚訝的是，冰樣中隱藏著有機分子-幾千年前海洋生物的殘留物。它們來自韋德爾海附近的旋風，旋風從海面清除了有機分子，並將其傾倒在岸上，以保存在冰中。

由降雪形成的南極冰通常只會告訴科學家有關氣候的信息。在古老的南極冰層中尋找生命證據的令人興奮的是，我們可以第一次重建數千年前同時發生在南大洋的海洋。

我們發現了一個不尋常的時期，表現出高濃度和各種各樣的海洋微浮遊生物。海洋生產力的提高與南極逆轉相吻合。

夏季融化海冰維持海洋生物

我們的氣候模型表明，南極逆轉是整個南大洋海冰數量發生巨大變化的時期。

冬季形成的海冰在夏季融化，並向海洋傾倒營養。

隨著世界擺脫上一個冰河時代，夏天的溫暖摧毀了整個冬季形成的大量海冰。當海冰融化時，它會向南部海洋釋放有價值的養分，並助長了我們在大陸冰層中發現的海洋生產力的爆炸式增長。

這種海洋生物在進行光合作用時會導致從大氣中吸收更多的二氧化碳，這與植物使用二氧化碳的方式類似。當海洋生物死亡時，它們沉入地板，鎖死了碳。海洋中吸收的二氧化碳量足以在世界範圍內記錄下來。

這對當今的氣候變化意味著什麼

今天，南大洋吸收了人類活動釋放到大氣中的所有碳中的40％，因此我們迫切需要更好地了解碳循環這一重要部分的驅動因素。

南大洋的海洋生物在調節大氣中二氧化碳的數量方面仍然發揮著重要作用。

但是隨著世界隨著氣候變化而變暖，極地地區將形成更少的海冰。這種海洋生物的天然碳匯只會減弱，進一步加劇全球溫度。

這是及時的提醒，儘管南極洲似乎偏遠，但它對我們未來氣候的影響比我們想像的更近，更緊密。

由新南威爾斯大學地球科學與氣候變化教授，變化中的地球研究中心和Chronos 14碳循環設施負責人Chris Turney以及UNSW和Chris Fogwill的ARC澳大利亞卓越生物多樣性和遺產中心研究中心主任Node.com撰寫，基爾大學冰川與古氣候學教授，學校地理，地質與環境負責人，可持續未來研究所所長。

最初發表在《對話》上。