科学家发现太平洋环流的冰河时代变化

根据加州大学欧文分校的地球系统科学家的说法，太平洋的翻转环流在上一个冰河时代“翻转”，改变了富含二氧化碳的古老水域的位置。

在《科学进展》上发表的一篇论文中，研究人员认为，如此大的海洋盆地的3D搅动的这种转变一定增强了一氧化碳的封存。2在深海中，从而降低冰河时代地球大气中的温室气体量。他们通过分析来自世界各地的数千个化石沉积物样本中的碳-14或放射性碳的痕迹来揭示这种换位，其中一些可以追溯到25，000年前。

“直觉上认为太平洋将在上一个冰川时期的气候调节中发挥重要作用 - 它是巨大的，是大西洋体积的两倍 - 但我们以前没有很多数据可以说，”主要作者Patrick Rafter说，UCI地球系统科学助理研究员。“我们的研究已经建立了主要海洋盆地放射性碳测量的基准，并且在汇编和分析了这些数据之后，我们可以自信地说，太平洋翻转环流的变化与海洋是上一个冰河时代温室气体减少的重要驱动因素是一致的。

他说，碳-14是希望在长时间尺度上重建深海和大气关系的研究人员的首选同位素。“当宇宙射线中子撞击氮气时，放射性碳在大气中产生，与氧气发生化学反应后变成二氧化碳。在此之后，它像普通一氧化碳一样进入海洋2，因为它是一氧化碳2，“ 拉夫特说。“这就是碳-14成为海洋如何与大气相互作用的强大而有用的示踪剂的原因。

对于这个项目，他和他的同事采用了UCI地球系统科学系数十年来完善的技术，并使用了定制设计的尖端机械来执行这种类型的碳测年。

从1990年代开始，该系的创始教员Ellen Druffel教授和Sue Trumbore教授决心使UCI成为世界领先的地球科学研究中使用碳-14的中心。关键步骤包括为最终成为W.M. Keck碳循环加速器质谱仪设施的资金，以及聘请UCI地球系统科学研究员John Southon来监督实验室运营。

“这种综合以前已经尝试过，但不像我们团队的工作规模那样，这涉及巨大的数据挖掘工作以及新结果的产生，”该研究的共同作者Southon说。“回报是，第一次有足够的数据表明，冰川环流不仅仅是今天的较慢版本，而是完全不同的。

该团队收集了来自世界各地的海洋化石，沙粒大小的碎片由20多名地球系统科学本科生在Rafter的Croul Hall实验室空间配备显微镜。然后将这些碳酸钙壳转化为石墨，一种纯形式的碳。

这种材料被引入地球系统科学部门的加速器质谱仪，以产生放射性碳的精确测量值 - 相当于化石生活的海水。有了这些数据，下一步就是“有点像组装一个拼图，我们必须将我们的研究与以前的研究结合起来，”拉夫特说。

“以前在北大西洋做过工作，这是有道理的，因为这是一个重要的区域，海洋在大气中呼吸，大量的二氧化碳进入海洋，”他说。“我们增加了自己对太平洋和南大洋沉积物岩心放射性碳化石的分析，这样我们就可以解释过去25，000年的所有主要海洋盆地，这是以前从未做过的。

拉夫特说，这种关于深海与大气之间关系的新知识可以追溯到上一个冰河时代，可以帮助海洋学家和地球系统科学家充分理解海洋在控制现在和未来气候变暖和变冷方面的作用。

与Rafter和Southon一起参与这个项目的是来自法国巴黎萨克雷大学，马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所，苏格兰圣安德鲁斯大学，德国基尔大学，加州大学圣克鲁斯分校，加州大学圣巴巴拉分校，俄勒冈州立大学和加州理工学院的研究人员。

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