眾所周知，冰川消融對海洋有著廣泛影響。但退回到距今２萬至１萬年之間的末次冰消期，我們怎樣了解這種影響呢？美國《科學(xué)》雜志６日發(fā)表的一項新研究說，深海珊瑚化石中的鈾同位素是一種有力的解讀工具。

作為一種放射性元素，鈾幾乎存在于所有巖石礦物中，它主要含有三個同位素，分別是鈾２３４、鈾２３５與鈾２３８，其中鈾２３４是鈾２３８衰變而來。

負責(zé)研究的英國布里斯托爾大學(xué)陳天宇博士說，陸地巖石礦物在風(fēng)化過程中會有一部分鈾溶解到河水中，并被帶入海洋。由于鈾２３４更容易脫離礦物質(zhì)，所以溶解于水中的鈾２３４會多于鈾２３８。在現(xiàn)代海洋中，海水鈾２３４比鈾２３８多１５％左右。鈾２３４本身也在衰變，如果大陸風(fēng)化輸入的鈾減少，海水中鈾２３４對鈾２３８的比例就會降低。

海水鈾同位素比例變化非常小，只有千分之幾，而且其古記錄通常難以準(zhǔn)確保存，長期以來其演化像謎一樣困擾著地質(zhì)和古氣候領(lǐng)域的學(xué)者。陳天宇等人發(fā)現(xiàn)，前些年從大洋考察中采集的赤道大西洋和赤道太平洋深海珊瑚化石保存非常好，幾乎沒有受到后期改造，是重建過去５萬年海水鈾同位素比例變化的理想材料。

在距今約兩萬年前的末次冰盛期，歐亞大陸北部以及幾乎整個北美地區(qū)均覆蓋了厚度達數(shù)公里的冰川，類似今天的南極大陸，地質(zhì)和古氣候?qū)W者們曾猜想大陸風(fēng)化輸入海洋的物質(zhì)會由于冰凍作用減少。最新分析顯示，當(dāng)時海水鈾同位素比例比現(xiàn)今要低約千分之三，這為上述猜想提供了直接證據(jù)。

而在末次冰消期早期，大西洋海水鈾同位素比例持續(xù)升高了千分之六，顯著高于同期太平洋的鈾同位素比例。由于鈾同位素比例在現(xiàn)代海水中完全均一，這表明當(dāng)時大洋海水混合效率比現(xiàn)在低。不過，約１．５萬年前，大洋深水循環(huán)速率和混合效率快速增加，此后太平洋和大西洋海水的鈾同位素比例數(shù)值接近，并達到現(xiàn)代水平。

此前曾有模擬研究顯示，在末次冰消期，巨大的北半球冰川底部在高壓力和地?zé)嵯聲兊貌环€(wěn)定而發(fā)生大量融化，可能是北半球冰川最終快速崩潰的重要機制之一。最新研究顯示，大西洋海水鈾同位素比例的增加發(fā)生在北半球冰川快速消融開始前，這說明冰川底部在冰川整體消融前就已經(jīng)開始大量融化，并輸入了大量的風(fēng)化物質(zhì)到海洋中引起海水鈾同位素比例增加。

陳天宇說：“該研究深刻改變了我們對海洋鈾同位素行為的認識，也給末次冰消期的冰川消融機制提供了有力的地球化學(xué)證據(jù)。冰川底部融水可能也會給北大西洋表層輸入大量營養(yǎng)，從而促進海洋生物生產(chǎn)率的增加，這些影響值得進一步研究。”

 

更多精彩內(nèi)容，敬請關(guān)注科學(xué)原理一點通官方微信公眾平臺（ID：kxylydt）

 

海洋鈾同位素揭示萬年前冰川消融影響

圖文簡介

作為一種放射性元素，鈾幾乎存在于所有巖石礦物中，它主要含有三個同位素，分別是鈾２３４、鈾２３５與鈾２３８，其中鈾２３４是鈾２３８衰變而來。而在末次冰消期早期，大西洋海水鈾同位素比例持續(xù)升高了千分之六，顯著高于同期太平洋的鈾同位素比例。