據外媒報導，對海洋沉積物中鍶同位素的新分析使科學家能夠重建過去3500萬年中與氣候條件變化有關的海洋化學波動。該結果於3月26日發表在《科學》雜誌上，為了解全球碳循環的內部運作提供了新的見解，特別是通過碳酸鹽的沉積從環境中清除碳的過程。

“鍶與鈣非常相似，所以它被納入海洋生物的碳酸鈣殼中，”研究主要作者Adina Paytan解釋說，他是加州大學聖克魯斯分校海洋科學研究所的研究教授。

Paytan和她的合作者研究了不同的鍶同位素的比例，包括放射性同位素（由放射性衰變產生）和穩定同位素，它們提供了有關地球化學過程的補充信息。他們發現，在過去的3500萬年裡，海洋中鍶的穩定同位素比值發生了很大的變化，而且至今仍在變化，這意味著海水中鍶的濃度有很大的變化。

“這不是一個穩定的狀態，所以進入海洋的東西和離開的東西並不匹配，”Paytan說。“海水中的鍶成分會發生變化，這取決於碳酸鹽沉積的方式和地點，而這是受海平面和氣候變化的影響。”

本研究分析的鍶同位素比值的波動反映了地質過程全球平衡變化的綜合效應，包括陸地岩石的風化、熱液活動以及深海和淺海、近岸海洋環境中碳酸鹽沉積物的形成。

在公海中，碳酸鹽沉積來自於海洋浮游生物，如顆石藻和有孔蟲，它們用碳酸鈣礦物方解石建造外殼。在大陸架的淺水區，硬珊瑚的數量更多，它們的骨架由另一種碳酸鈣礦物文石構建，文石比方解石融入了更多的鍶。

“當珊瑚形成時，它們會去除鍶，當它們暴露在外面時，這些鍶會被沖走，回到海洋中，”Paytan說。“隨著海平面的變化，珊瑚生長的大陸架或多或少都會暴露出來，所以這會影響海水中的鍶成分。”

碳酸鹽沉積也會反饋到氣候系統中，因為海洋從大氣中吸收二氧化碳，而地質時間尺度上的碳酸鹽沉積會從系統中清除碳。全球碳循環和大氣中的二氧化碳與氣候變化緊密結合，無論是在長期還是在近期冰期週期的反復起伏中。

“我們現在可以從穩定的鍶同位素中讀取的新型信息，使我們能夠仔細觀察全球碳循環的業務端，當碳從環境中移除並奠定到海洋碳酸鹽床中時，”研究共同作者，加州大學聖克魯茲分校的地球和行星科學助理教授Mathis Hain說。

“這些發現拋出了一個新的窗口，讓我們看到全球碳循環是如何通過地質時間來調整海平面和氣候變化的，”他補充道。“我們將需要這些見解來指導我們應對當前的氣候緊急情況，並減輕海洋酸化的最壞影響。”

研究人員能夠根據對從深海沉積物岩芯中提取的海洋重晶石的分析，重建一個強大而詳細的海水中鍶同位素變化記錄。

“這樣的記錄對於理解我們的地球在地質時期如何運作至關重要，”俄亥俄州立大學的共同作者Elizabeth Griffith說。“我們的國際團隊共同努力，既創造了這一獨特的記錄，又通過數學建模解釋了它的重要性，因此我們可以重建過去氣候條件不同時的變化。希望能夠深入了解我們這顆藍色星球在未來可能如何運作。”