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線索。到目前為止，通常假設這些比例在很長一段時間內以及在大範圍上都是恆定的。但是，由基爾大學(CAU)和GEOMAR亥姆霍茲基爾海洋研究中心領導的一項研究表明，當今海洋中的重要元素佔比比以前認為的要更具變化性。這一發現提出了有關海洋歷史重建的問題，於前天發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。
為了理解當前的海洋系統並能夠預測未來的變化，回顧過去可能會有所幫助。但是直接的測量數據很難追溯到150年前。為了從更古老的時代獲得信息，科學家使用了自然檔案，幫助我們了解了當時的海洋過程。在此背景下，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。元素成分信息被凝固在諸如有孔蟲或珊瑚之類的生物碳酸鹽骨架裡，據此可以得出關於過去海水溫度和其他環境條件的重要結論。
迄今為止，科學家一直假設海洋中的這些元素比相對恆定，且在數百萬年內變化非常緩慢。現在， 「我們發現，當今生態系統中鎂與鈣和鍶與鈣的比率的變異性在不同的生態系統之間可能存在很大差異。由於以前在整個海洋中都假定它們大致恆定，因此就產生了一個問題。環境因素被忽略了。」Mario Lebrato博士說。
在這項研究中，來自全球十多個國家的科學家在9年的時間裡，組織了79次船舶全球科考，從水面到6000米深度的14個不同生態系統中收集並分析了1100個樣本。這些結果對於重建海洋歷史和了解當前的生物地球化學過程都具有重要意義。
「到目前為止，為了重建地球歷史早期的海水溫度，人們已經明確定義了海水中的元素比例，並且假設元素比恆定。在我們的實驗室中，我們開發了特殊的分析工具來確定比值，且不確定性很小。我們的高精度工具顯示，經典假說並不總是正確的。」 CAU地質科學研究所微量元素地球化學實驗室負責人Dieter Garbe-Schönberg博士說。
「令人興奮的是，現代海洋中元素比例在空間裡存在巨大差異。這些發現很難與我們目前的水質運輸和混合概念相吻合，因此，海洋建模者要想使這些模式協調一致，將面臨挑戰。」 GEOMAR生物地球化學模型學系主任Andreas Oschlies博士補充說，他也是該研究的合著者。
研究人員現在必須搞清是什麼導致當前元素比例的變化以及它的後果。Lebrato博士強調說：「如果我們對基本機制有深刻的了解，我們將能夠更好地將元素比的線索用於不同的海洋科學學科和問題。」這對於靠近海岸和亞極地區高緯度的海洋區域尤其重要。在此，必須針對區域生態系統糾正過去用於重建海洋溫度的方法。
https://phys.org/news/2020-08-contradicts-assumptions-constant-element-conditions.html