化石藻类揭示5亿年的气候变化

地球科学家可以追溯到遥远的过去，重建过去的地质和古气候，从而更好地预测未来的气候条件。荷兰海洋研究所(NIOZ)和乌得勒支大学的科学家们成功开发了一种新的指标(剂)2-古代CO水平，它使用有机分子植物和叶绿素片段。这种新的有机试剂不仅连续提供了最连续的CO 2浓度记录，而且打破了其时间跨度的记录，覆盖了5亿年。据资料显示，CO在这个概念2中的兴起花了几百万年，而现在它发生在一个世纪的水平上。这些结果于11月28日在科学进展发表。

随着今天二氧化碳的增加，了解这些变化将会产生什么影响是至关重要的。为了更好地预测未来，我们必须知道CO的长期变化和2年以上的地质历史。过去的二氧化碳可以直接测量，例如冰芯中含有古代气体的气泡。但是冰核的有效时间是有限的，是一百万年。为了追溯到更久远的时代，地球科学家们发展了各种间接测量方法，从藻类、树叶、古代土壤和储存在古代沉积物中的化学物质等物质中重建过去的环境条件。

植烷，一种新的旅行方式

一种新的试剂，利用叶绿素的降解产物，可以对深层时间水平的历史二氧化碳的连续记录进行地球化学推断。NIOZ科学家最近开发了一种很有前途的新型有机试剂，可以用来揭示从寒武纪到现代的5亿年间海洋中的二氧化碳含量。

有了这种新试剂，他们可以连续记录古代的二氧化碳水平。“我们已经开发并验证了一种新的时间旅行方式——更远的时间和更多的地方，”NIOZ科学家凯特琳维特科夫斯基说。“通过种植，我们现在有了单一海洋代理人最长的二氧化碳记录。这些新数据对建模非常有价值，现在可以对未来做出更准确的预测。”

维特科夫斯基和他的同事们从世界各地的深海岩芯和石油中选取了300多个海洋沉积物样本，反映了过去5亿年中的大多数地质时期。

化石分子

过去的化学反应可以“储存”在化石分子中，因此可以反映各种古代环境条件。地球化学可以“读取”这些条件，如海水温度、pH值、盐度和二氧化碳水平。有机物，如植烷，反映了二氧化碳海水或大气(PCO2)的压力。

绿色小里程

虽然所有的有机物质都有反射CO 2的潜力，但是植烷是特殊的。植烷是负责我们绿色世界的色素。任何利用光合作用吸收太阳光的东西，包括植物、藻类和一些细菌，都含有叶绿素，植物来源于叶绿素。从植物和藻类中提取二氧化碳并制造氧气。如果没有这些绿色小里程，我们的世界将会不同。

叶绿素在世界各地都有，所以植物烷烃无处不在，它们是腐烂和化石生物质的主要成分。“植烷在一段时间内不会发生化学变化，即使它有几百万年的历史，”维特科夫斯基说。

碳同位素分馏

过去，CO2是通过光合作用期间的碳同位素分馏从植酸等有机物中估算的。当CO2被占据时，植物和藻类喜欢重碳同位素(13 C)中的轻碳同位素(12C)。当周围的水或大气中的二氧化碳含量较低时，他们只使用重碳同位素。因此，这两种同位素之间的比率反映了生长时环境中二氧化碳的水平。

这也解释了为什么维特科夫斯基不使用陆地植物作为她的研究来源，而只使用来自(化石)海洋来源的植物烷烃。世界上的植物分为所谓的C3和C4植物，每种植物都有自己独特的轻碳与重碳的比例。与植物同行相比，浮游植物的比例非常相似。维特科夫斯基：“通过只选择海洋资源，我们可以限制数据集中植物来源的不确定性。”

“在我们的数据中，我们看到高水平的二氧化碳，达到1000 ppm，而不是今天的410 ppm。在这方面，目前的水平并不是独一无二的，但这些变化的速度是前所未有的。通常需要几百万年才能发生的变化，现在一个世纪就发生了。这些额外的二氧化碳数据可以帮助我们了解我们星球的未来。”在未来的研究中，植物甾烷可以用于比显生宙更早的回溯，显生宙在20亿年前的样本中首次发现。

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