并非所有鐵都能救命！南極海底泥芯：冰山消融可能讓溫室效應加劇

來自南極西部的融冰正將鐵元素輸送至南大洋。通常情況下，這種營養物質能促進藻類生長，進而協助海洋從大氣中吸收二氧化碳。令人意外的是，這些額外注入的鐵元素并未引發藻類的大規模爆發。

這項研究表明，隨著冰層退縮，地球可能正在失去部分有助于減緩變暖的天然碳清除系統。即便海洋接收了理論上應增加碳吸收的富鐵沉積物，這種情況依然在發生。

科學家鉆取了深海泥芯。這些泥芯取自水下三英里（約四點八公里）深處，蘊含著過往冰山留下的含鐵砂礫層。

奧爾登堡大學的海洋地球化學家托爾本·斯特魯夫博士利用這些記錄，追蹤到了與南極西部退縮相對應的鐵含量峰值。

研究人員基于該巖芯建立的詳細分析顯示，較高的鐵含量竟與較弱的藻類生長相對應。這種錯位指向了沉積物本身一個被忽視的細節，正是這一細節決定了海洋生物能否利用這些鐵元素。

泥芯中的大部分物質包含經過長期暴露后形成的化學風化礦物。這些礦物以頑固的固體形式鎖住了鐵元素。

由于幾乎沒有鐵溶解到表層海水中，即使冰山帶來了更多沉積物，藻類也無法利用這些額外的補給。斯特魯夫指出：“鐵輸入的總量并不是藻類生長的控制因素。”

碳汲取量僅在較新鮮的礦物抵達時才會上升，因此下一個關鍵環節在于藻類通常如何將碳鎖定。

表層藻類在生長過程中從海水中吸收二氧化碳，進而促使海水從大氣中吸收更多氣體。當這些細胞死亡或聚集時，部分碳會沉降，從而在數個世紀內與大氣隔絕。

斯特魯夫表示：“通常，南大洋鐵供應的增加會刺激藻類生長。”

區域性的鐵來源和海洋混合作用決定了這種碳汲取是否會增長，而在南極洲周圍的水域，情況各不相同。

在南極極地鋒（冷暖水團交匯的邊界）以北，風吹塵埃有助于滋養藻類。而在該鋒面以南，漂流的冰山是溫暖間冰期主要的鐵來源，其時間點與塵埃脈沖不同。

早前的觀點將鐵含量的增加與寒冷、多風的時期聯系起來，但南太平洋的沉積巖芯顯示，其峰值出現在溫暖的間冰期。

這一反轉使南極西部的退縮成為了碳循環故事的一部分，并為更古老的泥層中隱藏的線索埋下了伏筆。

在約五十萬年的時間跨度里，泥層隨冰山活動的消長而起伏，記錄了南極西部冰層反復發生的脈沖式流失。

基因組學證據指出，在末次間冰期——即一十三萬年前冰河時代之間的一段溫暖時期——南極西部冰蓋曾發生崩塌。

斯特魯夫說：“我們的結果也表明，當時南極西部流失了大量冰。”冰層下古老的巖石似乎控制了海洋接收的物質，從而建立了一種在退縮期間至關重要的反饋機制。

在南極西部部分地區之下，古老的巖層可能已經經過化學風化，等待著冰川的刮擦和研磨。

當冰山融化時，這些顆粒釋放出的生物可利用鐵極少，無法被活細胞輕易吸收，因此藻類生長依然受限。

這一鏈條導致在冰蓋退縮階段大氣中留存了更多二氧化碳，因為海洋每年的碳清除量減少了。如果退縮速度加快，這一陷阱可能會削弱南大洋的碳匯功能——即一個清除碳多于釋放碳的系統。

持續的變暖可能導致更多冰山脫離南極西部，而研究表明，它們攜帶的沉積物可能會降低碳吸收。加速的退縮將暴露更多古老巖石，冰川會研磨并向表層水域釋放更多難溶顆粒。

斯特魯夫表示：“根據我們要目前所知，冰蓋在不久的將來不太可能完全崩塌。”

但碳清除量的減少將導致更多溫室氣體殘留，增加額外的熱量，從而加速未來的融化和海洋變化。

單個沉積巖芯無法描繪整個南大洋的全貌，且南極周邊的環境各異。局部風場、海冰和深水混合也控制著藻類生長，因此鐵化學只能解釋過去波動的一部分。

由于海洋化學過程可以循環、鎖定或剝離溶解鐵，沉積記錄無法直接追蹤這些步驟。來自南極其他扇區的更多記錄將揭示，隨著冰流失的增加，同樣的“鐵陷阱”是否會出現在其他地方。

氣候模型通常假設額外的鐵會提高海洋生產力，但這項工作表明，鐵的存在形式可能會阻礙這一效應。

追蹤礦物類型和來源能讓模擬系統判斷鐵何時溶解，進而控制藻類生長是否增加。更精細的礦物細節也有助于預測者避免做出“冰山融化加速自動增強海洋碳匯”的假設。

如果規劃者指望海洋吸收來抵消排放，這一新的限制因素將增加錯失氣候目標的風險。

該研究將南極西部下方的隱秘地質結構與數千英里外的碳清除聯系起來，將冰層流失與海洋碳吸收掛鉤。

未來的監測需要同時涵蓋冰川和海洋測量，因為更多的融化可能意味著可利用鐵的減少和碳吸收能力的減弱。