中美首赴南大洋查“铁” 探讨“铁假说”科学基础

2011-1-03 12:04 来源: 新华网
1620 收藏到BLOG

  “给我半罐铁,我将给地球带来下一个冰河期。”美国化学家约翰·马丁20年前的这一大胆预言,引发了广泛的科学争论。目前正在进行的中国第27次南极科学考察中,中美科研人员首次在南大洋系统开展铁的空间分布及输入通量调查,以研究南大洋的碳循环,探讨“铁假说”的科学基础。

  据这一国际合作项目的负责人、国家海洋局第三海洋研究所陈立奇研究员介绍,自2007年以来,中美科研人员围绕南大洋和北冰洋开展了一系列海洋碳循环研究。在中国第27次南极科学考察期间,随队科研人员通过安装在“雪龙”号上的一系列先进采样设备和分析仪器,现场采样、现场分析,系统调查南大洋铁的空间分布,并选择一些关键营养元素,定量评估它们在南大洋的输入通量。

  大量的二氧化碳排放已被公认是造成全球变暖的“元凶”。海洋作为大气二氧化碳的一个重要储存库,其储存二氧化碳的主要方式之一,是通过海洋中浮游植物的光合作用,将二氧化碳转化为有机碳。海洋浮游植物死后,形成沉降颗粒物,在重力作用下向海洋深部转移。在沉降过程中,有机碳被分解和氧化,碳沉入深层海水中被储存起来。

  科学家们将这种碳的固定、转化、并向深海迁移到过程称为海洋固碳的“生物泵”作用。为了增强“生物泵”作用,科学家们希望能像在陆地上种植庄稼一样,给海洋中的浮游植物进行人工施肥,促进其生长。

  美国化学家约翰·马丁经过研究认为,铁元素能够大大促进海洋浮游植物的生长。在“高营养盐、低叶绿素”海区,只要加入“铁肥”就可以促进浮游植物生长,加速碳从海洋表层向深层的输送,从而降低大气中二氧化碳含量,缓解温室效应。

  马丁的“铁假说”提出后,许多海洋科学家对其产生了浓厚的兴趣,并选择在不同的“高营养盐、低叶绿素”海区给大洋进行了“施铁肥”实验。据统计,在过去的20年中,全球一共进行了13次这样的实验。

  多项实验结果表明,“人工施铁肥”的确能促进海洋浮游植物的生长,有的海区浮游植物从小粒级明显向较大粒级转变,有的实验结束后,通过卫星观测还能发现明显的水华现象。但与此同时,给大洋“施铁肥”是否会引起预料不到的生态后果,也引起了国际科学界广泛争论。

  一些持反对观点的科学家认为,“施铁肥”促进海洋浮游植物生长,并不意味着能够将更多的二氧化碳储存在深海中。相反,还有可能给海洋自然形成的生态系统造成长期危害。

  陈立奇认为,给大洋“施铁肥”之所以产生广泛争论,是因为还有许多最基础的科学问题没有研究清楚,如在“高营养盐、低叶绿素”最为典型的南大洋,天然大气中的铁是如何输入南大洋的?铁有哪些形态?铁对南大洋的“高营养盐、低叶绿素”和生态系统是如何作用的?等等。

  由于南大洋横跨印度洋、太平洋、大西洋,邻接南极海冰区,加之上覆西风带,终年有绕极流,幅员十分辽阔,气候极其恶劣,因此获取现场调查资料十分困难。中美科研人员此次首赴南大洋进行现场采样、现场调查,对研究南大洋碳循环、探讨“铁假说”的科学基础具有十分重要的意义。