Paleoceanography and Paleoclimatology: 探究新生代深海温度的真相

Marine Sedimentology · 公众号 · · 2024-12-22 00:00

主要观点总结

本文探讨了利用氧同位素重建过去海洋条件的必要性以及重建数据的方法差异。科学家们利用有孔虫贝壳中的碳酸盐来了解海洋温度随时间变化的信息。通过测量海底碳酸盐中的氧气含量，观察深海水域中稳定氧同位素的比率来重建海洋温度。文章介绍了两种重建新生代海洋温度的方法，但两种方法的结果存在差异。研究人员通过比较两种方法的结果并评估潜在原因，发现当考虑pH值和温盐水深水对同位素差异的影响时，可以减少差异。文章还指出这些结果需要进一步改进，但也为推进海洋温度重建奠定了基础。

关键观点总结

关键观点1: 利用氧同位素重建过去的海洋条件有助于了解地球气候的演变。

科学家们使用有孔虫的贝壳中的碳酸盐来了解海洋温度的变化。

关键观点2: 测量海底碳酸盐中的氧气含量，可以观察深海水域中稳定氧同位素的比率，从而重建海洋温度。

质谱法和团簇同位素测温法是两种常用的重建海洋温度的方法。

关键观点3: 两种方法都存在差异，研究人员通过比较两种方法的结果并探索潜在原因，发现考虑pH值和温盐水深水对同位素差异的影响可以减少差异。

文章的结果为推进海洋温度重建奠定了基础，但仍需进一步完善。

正文

用氧同位素重建过去的海洋条件可以提供更多有关地球气候如何随时间演变的信息，但重建这些数据的方法可能会产生不同的结果。

了解古代海洋温度——特别是从地球经历了剧烈气候变化的新生代（过去6600万年）开始——有助于科学家揭示更多关于地球过去气候的信息。

有孔虫是一种单细胞生物，通常有外壳。科学家们利用这些贝壳中含有的碳酸盐来了解更多关于海洋温度如何随时间变化的信息。图片来源：Doc. RN Dr. Josef Reischig，CSc./Wikimedia Commons，CC BY-SA 3.0

为了重建海洋温度，研究人员通过测量海底碳酸盐中的氧气含量来观察深海水域中稳定氧同位素的比率。测量的是“重”氧（氧-18同位素，其原子核中有 8 个质子和10个中子）与更常见的“轻”氧（氧-16 同位素，含有相同数量的质子但只有8个中子）的比率。富含重氧的水域反映了较冷的气候和冰期，而富含轻氧的水域则表明温度较高且全球冰量减少。

同位素比率是使用质谱法测量的，质谱法分离出不同的同位素并确定它们的相对丰度。团簇同位素测温法是一种较新的方法，它关注的是稀有较重同位素彼此结合的速率，而不是与较轻同位素结合的速率。

这两种方法都可以重建新生代海洋温度。然而，这两种技术表明，随着时间的推移，水温变化趋势不同，这种差异使我们对过去海洋状况的理解变得模糊不清。

Rohling等人比较了使用这两种方法的已发表研究的重建结果，以更好地理解为什么它们的结果差异如此之大。作者评估了一系列潜在原因，例如冰盖形态和盐度水平的变化是否会在不同程度上影响每种方法的结果。

研究人员探索的单个机制都无法解释结果之间的差异。但他们确实发现，当两种方法都考虑到pH值和温盐水深水对同位素差异的影响时，它们可以显著减少差异。通过修改团簇同位素测温法的温度校准，方法之间的协调得到了进一步改善，重建温度降低了约 2.2°C。

作者指出，他们的结果还需要进一步完善，但这些结果为推进海洋温度重建奠定了基础。尤其是，鉴于迄今为止用这两种同位素方法分析的大多数沉积物样本都来自大西洋，作者的新模型也最能代表过去的大西洋温度。作者写道，需要考虑来自其他地区的样本，以更好地代表全球平均状况。

以上内容英文原文发表于AGU Eos Research Spotlights，中文翻译仅供参考。

原文链接： https://eos.org/research-spotlights/getting-to-the-bottom-of-cenozoic-deep-ocean-temperatures
Text © 2024. AGU. CC BY-NC-ND 3.0

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https://doi.org/10.1029/2024PA004872

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