南极冰盖融化可能削弱地球重要的“碳吸收器”

这项发现的核心是富含铁的沉积物，这些沉积物由从西南极洲断裂的冰山带入海洋。铁通常是支持藻类生长的营养物质。然而，当科学家检查2001年从南大洋太平洋扇区采集的、来自海面下三英里多的沉积物岩芯时，发现铁含量升高并未导致藻类生长加快。

“通常情况下，南大洋铁供应增加会刺激藻类生长，从而增加海洋对二氧化碳的吸收，”奥尔登堡大学的第一作者托本·斯特鲁夫说。斯特鲁夫2020年在哥伦比亚气候学院下属的拉蒙特-多尔蒂地球观测站担任访问博士后研究科学家。

### 为何更多铁未促进藻类生长
研究团队将这一意外结果追溯到冰山输送的沉积物的化学性质。他们的分析表明，大部分铁高度“风化”，即随着时间推移经历了广泛的化学变化。在早期温暖时期，当更多冰块从西南极洲断裂并向北漂移时，进入海洋的铁往往是这种难溶性形式。

由于藻类难以利用这种铁，铁的输送增加并未转化为更强的生物生长。

基于这些发现，研究人员得出结论：随着气候变暖，西南极冰盖的持续消融可能会降低南大洋吸收二氧化碳的能力。

### 铁通常如何促进碳吸收
在南极洲周围的海域，铁往往限制着藻类的生长量。先前的研究表明，在冰川期，强风将富含铁的尘埃从大陆输送到海洋。在南极极锋（寒冷的南极水域与北方较温暖水域相遇的边界）以北的区域，这些尘埃有助于给藻类施肥。

随着藻类数量增加，南大洋从大气中吸收更多二氧化碳。这种碳吸收的增加在冰川期开始时有助于加强全球降温。

而这项新研究则聚焦于南极极锋以南的水域。沉积物岩芯的证据显示，那里的铁输入在温暖期而非冰川期最高。颗粒的大小和组成还表明，铁的主要来源不是尘埃，而是从西南极洲断裂的冰山。

“这提醒我们，海洋吸收碳的能力并非固定不变，”哥伦比亚气候学院教授、拉蒙特-多尔蒂地球观测站地球化学家、合著者吉塞拉·温克勒说。

### 过去冰盖大量消融的迹象
这些发现还为西南极冰盖对升温的响应程度提供了见解。斯特鲁夫指出，最近的几项研究表明，在约13万年前的末次间冰期，当全球气温与今天相似时，该地区发生过大规模冰盖退缩。

“我们的结果也表明，当时西南极洲损失了大量冰，”斯特鲁夫说。

当某些区域厚达数英里的冰盖破裂时，会产生大量冰山。这些冰山在向北漂移并融化的过程中，从冰下的基岩刮下沉积物并将其释放到海洋中。沉积物记录显示，在冰川期末期和间冰期高峰期，冰山活动尤为频繁。

### 铁的形态为何重要
“这里重要的不仅是有多少铁进入海洋，还有它的化学形态，”温克勒说。“这些结果表明，冰山输送的铁的生物可利用性可能远低于之前的假设，从根本上改变了我们对南大洋碳吸收的看法。”

研究人员认为，西南极冰盖下方存在一层非常古老、高度风化的岩石。在早期间冰期冰盖每次退缩时，增加的冰山活动将大量这些风化矿物带入附近的南太平洋。尽管铁输入增加，但藻类生长仍然受限。

“我们对这一发现感到非常惊讶，因为在南大洋的这个区域，铁输入总量并不是藻类生长的控制因素，”斯特鲁夫说。

### 这对未来气候变化意味着什么
随着全球变暖持续，西南极冰盖的进一步变薄可能会重现末次间冰期的情况。

“根据我们目前所知，冰盖在不久的将来不太可能崩塌，但我们可以看到那里的冰已经在变薄，”斯特鲁夫说。

如果冰盖继续退缩，冰川和冰山可能会更快地侵蚀风化岩层。这一过程可能会降低南大洋太平洋扇区的碳吸收能力（与今天相比），形成可能进一步加剧气候变化的反馈机制。