海洋的同位素記憶:格陵蘭如何重寫北大西洋的「釹密碼」

编辑者: Inna Horoshkina One

格陵蘭島字面上正在移動。

在北大西洋的深海研究中,科學家長期觀測到一種特殊的現象:在海底沉積物與自生相礦物中,經常出現異常的「非放射性成因」釹(Neodymium)同位素訊號。過去,學界普遍將這類同位素偏移視為重大冰河期事件或深層洋流循環劇烈變動的證據。然而,一項最新的科學研究為此提供了全新的視角,指出解開這個海洋謎團的關鍵其實隱藏在陸地上,特別是格陵蘭西南部那些正經歷快速冰消作用的動態地景之中。

研究團隊深入調查了格陵蘭西南部的集水區,並針對不同「冰退年齡」的區域進行了詳盡的對比分析。他們比較了河水與河床沉積物(底載物)中的釹同位素組成,發現這並非一個靜態的化學特徵,而是一個隨時間演變的動態過程。隨著冰川撤退後地表暴露時間的增加,陸地釋放出的化學訊號會發生顯著的轉移。

  • 在那些地表剛從冰層下顯露不久的「年輕」集水區中,水中溶解的釹同位素比沉積物低了約 8 εNd 單位,呈現出明顯的非放射性成因傾向。
  • 而在冰退時間較長的集水區,水中溶解的釹則變得更具放射性成因,數值上升約 10 εNd 單位,連同懸浮或部分顆粒的數值也提高了約 3 εNd 單位,使得水體與沉積物之間的差異大幅縮小至僅約 1 εNd 單位。

這種化學特徵的演變並非源於某種神祕的同位素效應,而是受到時間影響的物理風化機制所驅動。在風化的初期階段,地質中具有低釤釹比(Sm/Nd ratio)的礦物會優先被破壞與分解;隨後,隨著細微顆粒組分在新生沉積物中的搬運與「掃蕩」作用發生改變,整體的化學特徵也隨之重塑。正是這種陸地表面的地質演化,足以在海洋中產生顯著的釹同位素標記偏移。

這項發現對古海洋學研究具有深遠的意義。釹同位素一直被視為重建過去海洋環境的關鍵「羅盤」,科學家藉此追蹤水團的起源並推論深層環流的變遷。新的研究數據提供了更精確的校準工具,讓我們能更正確地判讀過去冰蓋流失(包括大規模冰消事件)的歷史紀錄,並重新審視北大西洋釹同位素訊號的科學含義。

為了確保研究的透明度與後續科學應用,研究作者也特別說明,相關的釹同位素與稀土元素(REE)詳細數據已完整收錄於北極數據中心(Arctic Data Center),供全球研究者參考與檢驗。這不僅提升了數據的可追溯性,也為未來的氣候模型提供了更堅實的基礎數據支持。

當冰川緩緩退縮,它在地球表面留下的不僅是融冰水與碎石,更刻下了一份關於時間的化學遺囑,而海洋則負責將這些記憶編織進其深處的沉積層中。這項研究再次提醒我們,陸地與海洋並非孤立的個體,而是一個共同呼吸、緊密相連的地球系統,彼此的變遷都在對方的記憶中留下了不可磨滅的印記。

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來源

  • Nature

  • Arctic Data Center

  • DigitalCommons@UNO

  • ResearchGate

  • webspace.science.uu.nl

  • The University of Texas at Austin

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