科學家在深海海溝的片腳類動物中發現來自核彈試驗的放射性碳-14

2020-12-06 cnBeta

由中國科學院廣州分院領導一項新的研究表明,通過在20世紀中葉地上核武器試驗產生的放射性碳-14已經在海洋的最深處甲殼類動物的肌肉組織被發現。生活在7英裡(11公裡)以下的動物中核同位素的存在表明汙染物可能比以前認為的更快地到達深海。

碳-14是地球上每個生物吸收的稀有碳同位素,其透過宇宙射線撞擊空氣中的氮原子所產生。幾十年來,考古學家根據死亡生物體的體內殘餘碳-14成分來推斷其存在年齡。碳-14的半衰期為5568年±30年。這種碳-14測年法工作的一個原因是,科學家可以通過考慮太陽活動對宇宙射線的影響,計算出產生了多少碳-14,因此碳-14與非放射性碳-13的比例是多少?不幸的是,未來的考古學家將會有更艱難的時間,因為從1945年到1980年的大氣層核試驗使空中的碳-14數量增加了一倍。

這種情況在20世紀60年代達到頂峰,當時美國,蘇聯和英國放棄了測試,而到了20世紀90年代,這種超標率已經下降到原子水平以上的20%。然而,人造碳-14已經被植物和動物吸收,使其成為一種痕量同位素,可以更多地了解化合物如何在環境中移動。

但這與深海有什麼關係呢?根據中國科學院團隊的說法,這個問題的答案在於生活在深海的生物。找到任何生命都是一個非常奇怪的地方,因為在幾個火山口之外,沒有能量源來維持生命。

但是有一種生命,例如一種稱為片腳類動物的小型甲殼動物深海海溝中生存,該團隊由地球化學家王寧博士領導,於2017年從熱帶西太平洋的馬裡亞納,穆索和新英國海溝中收集。在淺水區,這種片腳類動物僅存活約兩年,長到約20毫米(0.8英寸),但在深溝中,它們可以存活10年,長到91毫米(3.6英寸)。

據該團隊介紹,這是因為在低溫高壓環境下,甲殼類動物的新陳代謝和細胞更新變得非常緩慢。這也是因為片腳類動物與其他深層生物有著相似的生活方式。食物很少,所以它們成了令人難以置信的機會主義者。這些片腳類動物不是主動遊動和尋找獵物,而是靜靜地坐著並保存能量,直到一些美味的食物出現。

這提出了另一個問題,食物來自哪裡?最終,它來自可用的一個重要來源 - 地表。隨著時間的推移,在較淺的陽光照射的水域中的魚類和浮遊生物將以死亡的植物和動物的形式向下流入最深的區域,成為底層「居民」所依賴的食物。

這對中國科學院的研究意味著這種食物是將碳-14運到底部的捷徑。頂部的有機體攝取它,然後依次降落為片腳類動物和其他生物。通過分析甲殼類動物,他們在這種動物的肌肉組織和腸道內容物中發現了過量的碳-14,這與在淺灘中採集的樣本相匹配。

這本身並不構成環境危害,但它確實顯示了汙染物如何在很短的時間內到達深海的最深處。「除了材料主要來自地表之外,與年齡相關的生物累積也會增加這些汙染物濃度,給這些最偏遠的生態系統帶來更多威脅,」研究人員說道。

研究結果發表在《 地球物理研究快報》上。

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