并非所有铁都能救命！南极海底泥芯：冰山消融可能让温室效应加剧

来自南极西部的融冰正将铁元素输送至南大洋。通常情况下，这种营养物质能促进藻类生长，进而协助海洋从大气中吸收二氧化碳。令人意外的是，这些额外注入的铁元素并未引发藻类的大规模爆发。

这项研究表明，随着冰层退缩，地球可能正在失去部分有助于减缓变暖的天然碳清除系统。即便海洋接收了理论上应增加碳吸收的富铁沉积物，这种情况依然在发生。

科学家钻取了深海泥芯。这些泥芯取自水下三英里（约四点八公里）深处，蕴含着过往冰山留下的含铁砂砾层。

奥尔登堡大学的海洋地球化学家托尔本·斯特鲁夫博士利用这些记录，追踪到了与南极西部退缩相对应的铁含量峰值。

研究人员基于该岩芯建立的详细分析显示，较高的铁含量竟与较弱的藻类生长相对应。这种错位指向了沉积物本身一个被忽视的细节，正是这一细节决定了海洋生物能否利用这些铁元素。

泥芯中的大部分物质包含经过长期暴露后形成的化学风化矿物。这些矿物以顽固的固体形式锁住了铁元素。

由于几乎没有铁溶解到表层海水中，即使冰山带来了更多沉积物，藻类也无法利用这些额外的补给。斯特鲁夫指出：“铁输入的总量并不是藻类生长的控制因素。”

碳汲取量仅在较新鲜的矿物抵达时才会上升，因此下一个关键环节在于藻类通常如何将碳锁定。

表层藻类在生长过程中从海水中吸收二氧化碳，进而促使海水从大气中吸收更多气体。当这些细胞死亡或聚集时，部分碳会沉降，从而在数个世纪内与大气隔绝。

斯特鲁夫表示：“通常，南大洋铁供应的增加会刺激藻类生长。”

区域性的铁来源和海洋混合作用决定了这种碳汲取是否会增长，而在南极洲周围的水域，情况各不相同。

在南极极地锋（冷暖水团交汇的边界）以北，风吹尘埃有助于滋养藻类。而在该锋面以南，漂流的冰山是温暖间冰期主要的铁来源，其时间点与尘埃脉冲不同。

早前的观点将铁含量的增加与寒冷、多风的时期联系起来，但南太平洋的沉积岩芯显示，其峰值出现在温暖的间冰期。

这一反转使南极西部的退缩成为了碳循环故事的一部分，并为更古老的泥层中隐藏的线索埋下了伏笔。

在约五十万年的时间跨度里，泥层随冰山活动的消长而起伏，记录了南极西部冰层反复发生的脉冲式流失。

基因组学证据指出，在末次间冰期——即一十三万年前冰河时代之间的一段温暖时期——南极西部冰盖曾发生崩塌。

斯特鲁夫说：“我们的结果也表明，当时南极西部流失了大量冰。”冰层下古老的岩石似乎控制了海洋接收的物质，从而建立了一种在退缩期间至关重要的反馈机制。

在南极西部部分地区之下，古老的岩层可能已经经过化学风化，等待着冰川的刮擦和研磨。

当冰山融化时，这些颗粒释放出的生物可利用铁极少，无法被活细胞轻易吸收，因此藻类生长依然受限。

这一链条导致在冰盖退缩阶段大气中留存了更多二氧化碳，因为海洋每年的碳清除量减少了。如果退缩速度加快，这一陷阱可能会削弱南大洋的碳汇功能——即一个清除碳多于释放碳的系统。

持续的变暖可能导致更多冰山脱离南极西部，而研究表明，它们携带的沉积物可能会降低碳吸收。加速的退缩将暴露更多古老岩石，冰川会研磨并向表层水域释放更多难溶颗粒。

斯特鲁夫表示：“根据我们要目前所知，冰盖在不久的将来不太可能完全崩塌。”

但碳清除量的减少将导致更多温室气体残留，增加额外的热量，从而加速未来的融化和海洋变化。

单个沉积岩芯无法描绘整个南大洋的全貌，且南极周边的环境各异。局部风场、海冰和深水混合也控制着藻类生长，因此铁化学只能解释过去波动的一部分。

由于海洋化学过程可以循环、锁定或剥离溶解铁，沉积记录无法直接追踪这些步骤。来自南极其他扇区的更多记录将揭示，随着冰流失的增加，同样的“铁陷阱”是否会出现在其他地方。

气候模型通常假设额外的铁会提高海洋生产力，但这项工作表明，铁的存在形式可能会阻碍这一效应。

追踪矿物类型和来源能让模拟系统判断铁何时溶解，进而控制藻类生长是否增加。更精细的矿物细节也有助于预测者避免做出“冰山融化加速自动增强海洋碳汇”的假设。

如果规划者指望海洋吸收来抵消排放，这一新的限制因素将增加错失气候目标的风险。

该研究将南极西部下方的隐秘地质结构与数千英里外的碳清除联系起来，将冰层流失与海洋碳吸收挂钩。

未来的监测需要同时涵盖冰川和海洋测量，因为更多的融化可能意味着可利用铁的减少和碳吸收能力的减弱。