研究古代海洋沉积物的科学家发现，南极洲西部冰盖的消融与南大洋吸收二氧化碳的能力之间存在着令人惊奇的关联。

今日（2月2日）发表于《自然·地球科学》的一项新研究发现，在过往冰河时期，西南极冰盖（WAIS）的变化与南大洋海洋藻类的生长变化紧密相连。然而，这种关联并非如科学家们长期以来所设想的那样。

这一关联的核心在于，由从西南极洲脱离的冰山带入海洋的富含铁元素的沉积物。

铁通常作为支持藻类生长的营养物质存在。然而，当研究人员对2001年从南大洋太平洋区域采集的一根沉积岩芯进行分析时——该岩芯取自海平面以下三英里多深处——却有了惊人发现：即便铁含量处于高位，藻类生长也并未随之增加。

奥尔登堡大学首席作者托本·斯特鲁夫（Torben Struve）表示：“通常情况下，南大洋铁供应量的增加会刺激藻类生长，从而增加海洋对二氧化碳的吸收量。”斯特鲁夫曾于2020年作为访问博士后研究员，在隶属于哥伦比亚气候学院的拉蒙特-多尔蒂地球观测站开展研究工作。

为何冰山铁未能促进藻类生长

为解释这一不匹配现象，研究团队对冰山携带沉积物的化学成分进行了分析。他们的研究结果显示，大部分铁元素都呈现出高度“风化”特征，这意味着它们在漫长岁月中经历了化学变化。在早期温暖阶段，南极西部大量冰川断裂并向北漂移，彼时进入海洋的铁元素大多以这种难溶形态存在。

由于藻类难以利用这种铁元素，铁供应量的增加并未带来生物生产力的提升。

基于这些发现，研究人员得出结论，西南极冰盖若持续缩小，未来可能会削弱南大洋吸收二氧化碳的能力。

铁元素通常如何促进海洋对碳的吸收

在环绕南极洲的水域中，铁元素往往是限制藻类生长的关键营养元素。先前研究表明，在冰川时期，强风将富含铁的尘埃从大陆吹入海洋。在南极极锋以北区域——即南极寒冷海水与北部温暖海水交汇的边界地带——这些尘埃为藻类提供了养分。

随着藻类数量的增长，海洋从大气中吸收了更多的二氧化碳。随着冰河时代的来临，这种额外的碳吸收促进了全球降温。

这项新研究转而聚焦于南极极锋以南的水域。在那里，沉积物证据显示，铁元素的输送量在气候温暖期达到峰值，而非冰川期。岩芯中颗粒的大小与成分也表明，铁元素的主要来源并非风扬尘土，而是源自西南极洲的冰山崩解。

“这提醒我们，海洋吸收碳的能力并非一成不变，”共同作者吉赛拉·温克勒（Gisela Winckler）说道，她是哥伦比亚气候学院的教授，也是拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地球化学家。

南极冰盖过往消退的证据

研究结果还揭示了西南极冰盖对气温升高的敏感程度。据斯特鲁夫所言，近期多项研究表明，约13万年前，也就是上一个间冰期，当时全球气温与现今相近，该地区曾出现大规模冰川消退现象。

斯特鲁维表示：“我们的研究结果还表明，当时南极洲西部有大量冰川消融。”

在某些区域厚达数英里的冰盖分裂后，产生了大量冰山。这些冰山在向北漂移并融化的过程中，刮擦着冰层下的岩石沉积物，并将其释放到海洋之中。沉积岩芯显示，在冰川期末期以及间冰期鼎盛时期，冰山活动尤为频繁。

为何铁的化学性质至关重要

温克勒表示：“这里的关键不仅在于有多少铁进入海洋，还在于其呈现的化学形态。”“这些研究结果表明，冰山输送的铁，其生物可利用性可能远低于我们此前的设想，这从根本上改变了我们对南大洋碳吸收的认知。”

研究人员认为，南极西部冰盖下方蕴藏着一层极为古老且风化严重的岩石。在早先的间冰期，冰盖消退之际，冰山将这些大量风化矿物带入邻近的南太平洋。尽管铁元素供给有所增加，但藻类生长依旧低迷。

斯特鲁维表示：“这一发现令我们大为惊讶，因为在南大洋的这片区域，铁元素输入的总量并非藻类生长的控制因素。”

这对未来气候变化意味着什么

随着全球变暖持续加剧，西南极冰盖的进一步消融可能会重现上一个间冰期相似的气候条件。

斯特鲁夫表示：“就目前我们所掌握的情况来看，冰盖在近期内不太可能崩塌，但我们可以看到，那里的冰层已经在变薄。”

持续消退或许会加速冰川与冰山对风化岩石的侵蚀。与当下相比，这一过程可能会进一步降低南大洋太平洋扇区的碳吸收量——这种反馈效应可能会进一步加剧气候变化。

参考文献：托尔本·斯特鲁夫（Torben Struve）、弗兰克·拉米（Frank Lamy）、弗雷德里克·甘格（Frederik Gäng）、约翰·P·克拉格斯（Johann P. Klages）、格哈德·库恩（Gerhard Kuhn）、奥利弗·埃斯珀（Oliver Esper）、莱斯特·伦布克-耶内（Lester Lembke-Jene）和吉塞拉·温克勒（Gisela Winckler）所著《西南太平洋碳吸收受西南极冰盖动态控制》，发表于2026年2月2日《自然·地球科学》期刊。DOI：10.1038/s41561-025-01911-0