《海底的热液喷口可能有助于南大洋储存碳》

  • 来源专题:深海资源开发
  • 编译者: 徐冰烨
  • 发布时间:2024-09-18
  • 来自国家的研究海洋学中心(NOC)、普利茅斯大学、南安普敦大学和英国南极调查局发现,热液喷口可以为浮游植物提供重要的营养来源,浮游植物是有助于储存南大洋大气中的碳的微小植物。

    发表在《自然通讯地球与环境》上的论文显示,营养物质铁和锰在从水下深处的热液喷口喷出的沸水中释放,并可以到达浮游植物生存的海洋表面。这些金属促进了地球碳循环的关键组成部分,称为生物碳泵,因为浮游植物利用大气中的二氧化碳生长,然后被困在海洋中。

    众所周知,偏远的南大洋严重缺乏这些营养素,抑制了浮游植物使用和储存二氧化碳的速度。众所周知,南大洋金属的主要来源是陆地粉尘。然而,在研究2019年12月至2020年1月从水面到南大洋海底数公里处采集的水样时,科学家们发现了一个富含铁和锰的水羽流。科学家团队使用最先进的计算机模拟,将羽流追踪到穿越南大洋底的火山脊的源头。

    化学过程可以逐渐将金属从羽流中剥离出来,但模拟也允许团队证明,它以足够快的速度上升到地表,使南大洋受精。了解这些金属的天然来源对于评估拟议的气候干预措施(如人工海洋施肥)的影响至关重要。

    NOC的海洋生物地球化学模型分析师兼联合主要作者Chelsey Baker博士说:“为了避免气候变化的最坏结果,已经提出了加强从大气中去除二氧化碳的海洋自然过程的解决方案。一个建议是用额外的铁给南大洋等地方施肥。然而,我们并不完全了解这对海洋生态系统的后果。在评估这种直接气候干预的有效性时,了解金属的天然来源以及它们如何支持生物碳泵至关重要。”

    普利茅斯大学海洋生物地化学家兼联合主要作者Antony Birchill博士说:“在南大洋找到这些金属营养素的新来源的证据是非常令人兴奋的。我们已经知道,从其他地方的研究来说,热液系统可能很重要,但在地球上最偏远的地方之一深处找到一个证据——我们也知道这个地方对生物碳泵很重要——是一个重大突破。”

  • 原文来源:https://noc.ac.uk/news/hydrothermal-vents-seafloor-may-help-southern-ocean-store-carbon
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    • 2025年10月24日/基尔。由不来梅大学海洋环境科学中心MARUM领导的一项研究,由五名GEOMAR科学家参与,总结了热液喷口的铁如何在整个海洋盆地中运输。它们形成于海水通过地壳裂缝进入海底下方的热区的地方。这项名为“铁的讽刺”的概述研究现已发表在《地球与环境通信》杂志上。鐵是如何從整個海洋盆地的熱液噴口運輸的?由不来梅大学海洋环境科学中心MARUM领导的德国海洋研究中心的十二名科学家在基尔GEOMAR Helmholtz海洋研究中心的参与下对研究结果进行了总结和重新解释。题为“Iron's Irony”的概述研究现已发表在《地球与环境通信》杂志上。 热液喷口输送富含金属的溶液 当富含金属的流体加热到300摄氏度以上,通过海洋地壳上升并与海底附近的冷海水混合时,就会形成热液喷口。化学反应导致热液溶液中的含铁颗粒使水染成黑色。出于这个原因,这种通风口也被称为“黑人吸烟者”。 “与热流体一起释放的大多数铁立即与氧气和硫化合物发生反应,沉淀成矿物。然而,一小部分溶解的时间令人惊讶——与微小分子结合或受微生物的影响——因此可以将营养物质远远超出直接的喷口,”该研究的主要作者兼MARUM地球微生物学家Solveig Bühring博士解释说。 铁起着关键作用 通过结合地球化学、微生物和基于模型的方法,研究团队能够展示热液系统如何成为全球营养循环的一部分。“这些发现非常令人兴奋,因为铁在海洋生态系统中起着关键作用。它支持初级生产——浮游植物等微生物从二氧化碳中形成生物质——这是海洋生物的关键基础。GEOMAR的合著者和地球微生物学家Stefanie B?hnke-Brandt博士说:“铁参与光合作用、呼吸和固氮等基本生物过程。” 长期以来,研究人员一直认为来自大气的富铁尘埃是海洋最重要的外部铁源。然而,近年来,铁等微量元素的分布已在全球范围内得到系统测绘,特别是通过国际GEOTRACES计划。结果表明,所有海洋盆地中洋脊沿线的热液活动是世界海洋中铁的重要来源,以前被低估了。热液羽流有助于向偏远海洋地区供应生物可利用的铁,从而提高偏远地区海洋的生产力。 海洋的许多地方都缺铁。因此,初级生产,即浮游植物在海洋表面的生长,往往低于可能的。当来自热能来源的铁进入这些营养不良的地区时,可以大大提高海洋的生产力。Stefanie B?hnke-Brandt说:“浮游生物越生长并沉入深处,二氧化碳从大气中结合并储存在海洋中就越多——这是一个与气候相关的过程,也是全球碳循环的重要组成部分。” 出版物: Bühring, S.I., B?hnke-Brandt, S., Diehl, A. et al.铁的讽刺:热液羽流中铁的物种化、络合和微生物处理。共同地球环境6,821(2025)。 Https://doi.org/10.1038/s43247-025-02839-4