北冰洋可能在冰河时代就变新鲜了
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2021-04-07 05:53
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火星译客

把盐递过去

海底沉积物中的化学线索表明那里没有盐。

Scott K. Johnson - 2021年2月5日下午5:50 UTC

北冰洋有很多东西。当然,你会想到“冷”和“冰”,但也应该想到“咸”——毕竟这是一片海洋。然而,一项新的研究表明,在某些冰河时期,北冰洋以及邻近的格陵兰和挪威海(如果你不知道它们在哪里,你可以猜测)充满了淡水。

这一观点的旧石器证据相当微妙。同位素钍-230是由铀-234的衰变产生的,铀-234存在于海水中,与海水的盐度成比例。铀在海水中溶解,钍则倾向于沉淀并落到海底。以海底沉积物为核心,然后,钍-230浓度的上升或下降可以告诉你该地区盐度随时间的上升或下降。

阿尔弗雷德·韦格纳研究所的沃尔特·盖伯特领导的一项新研究分析了从北冰洋海底采集的一对沉积物岩心。在这些核中,有两个时间间隔,钍-230在大约6万到7万年前下降到0 - 1区间,另一个时间间隔是在大约13万到15万年前。

不再流动

这是寒冷的冰川期,巨大的冰盖覆盖了北半球大陆的大片区域,海平面因此要低得多。研究人员说,这些同位素证据表明,水是新鲜的,基本上没有任何盐,因此也没有产生钍的铀。通过观察其他8个先前分析过的遍及北极以及格陵兰岛和南极洲之间海域的核,我们可以看到相同时期钍含量较低或缺乏,所以这似乎不是局部的偶然现象。

它也不仅仅是钍的偶然产物。钙、锰和硫的浓度同时在研究小组的新核心中下降得极低。被称为有孔虫的单细胞浮游生物贝壳的数量也下降到接近于零。

研究人员说,这里的总体情况与这样一个事实有关:当海平面下降到一定程度时,连接亚洲和北美的白令海峡大陆桥就会切断北冰洋和太平洋之间的联系。由于这个出口消失了,北冰洋只能通过格陵兰岛和挪威之间相对较浅的海域与大西洋相连。在这片浅水地区,与冰川相连的浮冰架的存在,可能会限制大西洋的水流进入北极。融化的冰川冰会将足够的淡水倾倒到北极,剩余的水流大部分会流入大西洋,冲洗掉北极的盐水,阻止大西洋的盐水流入替代它。

放大图/情况本来可能是这样的。

阿尔弗雷德·魏格纳研究所/Martin Künsting

还有其他证据表明这些地方有漂浮的冰架,包括它们可能与浅海接触的侵蚀痕迹。研究人员对进入北极的冰川融水,以及随后通过与大西洋狭窄的连接流入北极的冰川进行了粗略的体积估算。即使使用保守的数字,研究人员也表示,盐水可能在大约8000年的时间内被冲走并被替换。这并不完全是一眨眼的功夫,但它的速度足以处理这里确定的时间间隔。

缺乏替代品

对于钍230含量低的部分,人们提出了几种不同的解释,但研究人员发现,没有一种是完全有效的。举例来说,钍不可能是简单地被水流带出该地区的,因为无论什么海水进入取代它,它都应该带着自己的钍。钍倾向于吸附在粒子上,然后直接下沉。有一种观点认为,一个快速的沉积事件(可能是由于冰川活动)可能稀释了钍。但是,考虑到整个北极都有低钍,沉降的规模和速度将不得不超出图表,你可以预期这会产生一些化学上的其他变化,而这些变化并不存在。

有趣的是,这种淡水场景实际上给一些海平面的重建带来了麻烦。重建的方法之一是使用海底化石中的氧同位素,因为从海洋到陆地(以冰的形式)的水会优先转移一种同位素而不是另一种。这意味着留在海洋中的氧同位素的比例与陆地上的冰的体积一致。

但是,如果陆地上的一些冰融化,把水注入北冰洋,而不是与其他地方的海水自由混合,大西洋中的氧同位素比率就不能准确地代表海平面。还有其他关于过去海平面的数据点,比如珊瑚化石平台的高度。研究人员指出,一些珊瑚数据显示,在这些时期,海平面比氧同位素重建显示的要高。也许淡水北极可以解释这种不匹配,也需要重新审视海平面。

《自然》2020. DOI: 10.1038/s41586-021-03186-y (About DOIs).

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