|
1 M' D; u5 ?4 _: w- l
随着尘埃中的铁随风远离撒哈拉沙漠，大气反应使其越来越容易支持生命。 " }9 V% x6 y. o) P: E. f
5 \7 r' W8 v* H" w# F- X. P
铁是生命必需的微量元素，在呼吸、光合作用和DNA合成等过程中起着至关重要的作用。在现代海洋中，铁通常是一个限制因素，这意味着提高铁的可用性可以促进浮游植物的碳固定，从而可能影响全球气候。 8 D) P' s# S3 l9 o; C7 c
铁最终通过河流、融化的冰川、热液活动，尤其是风进入海洋和陆地生态系统。但并不是所有的化学形式都具有“生物反应性”，也就是说，生物体可以从环境中吸收它。 8 ]: T4 E; _& J8 Z; c& K. ^
佛罗里达州立大学副教授、《海洋科学前沿》一项新研究的合著者杰里米·欧文斯（Jeremy Owens）博士说：“我们在这里发现，从撒哈拉沙漠向西吹过大西洋的灰尘中携带的铁元素，其特性随着距离的增加而改变：距离越远，铁的生物反应性越强。”
, f. h/ W5 n' N l/ Q" X “这种关系表明，大气中的化学过程将不太具有生物反应性的铁转化为更容易获得的形式。”
, _0 ]: S1 }" a4 u' Q( \8 l) e 问题的核心 * T* F4 P- V! ]& y0 t0 i9 q
欧文斯和他的同事们测量了国际海洋发现计划（IODP）及其早期版本收集的大西洋底部钻芯中生物反应性铁和总铁的含量。IODP旨在提高我们对气候变化、海洋条件、地质过程和生命起源的理解。研究人员根据它们与所谓的撒哈拉-萨赫勒尘埃走廊的距离选择了四个核心。后者的范围从毛里塔尼亚到乍得，已知是顺风地区的重要沙尘铁来源。 4 T- |7 T. v+ R' s5 S! E h
最靠近这条走廊的两个核心分别位于毛里塔尼亚西北部以西约200公里和500公里处，第三个位于大西洋中部，第四个位于佛罗里达州以东约500公里处。作者们研究了这些岩心的60到200米的上层，反映了过去12万年的沉积 —— 自上一次间冰期以来的时间。 . U4 m: Z4 @: M. H/ g
他们测量了这些岩心的总铁浓度，以及用等离子体质谱计测量的铁同位素浓度。这些同位素数据与来自撒哈拉沙漠的尘埃一致。 # j M0 V6 P; D& E
然后，他们利用一系列化学反应揭示了沉积物中以碳酸铁、针铁矿、赤铁矿、磁铁矿和黄铁矿形式存在的总铁的组分。这些矿物中的铁虽然没有生物反应性，但很可能是通过海底的地球化学过程从更具生物反应性的形式形成的。 * \! ?8 |& ~ S8 s
欧文斯说：“我们没有像以前的研究那样关注总铁含量，而是测量了容易在海洋中溶解的铁，这些铁可以被海洋生物的代谢途径所吸收。” ) W5 n: p) l* ^' g' {
“沉积物中只有一小部分铁是生物可利用的，但这部分铁在离开其原始来源的运输过程中可能会发生变化。我们的目标是探索这些关系。” # h/ P+ V3 p, g' X* f e
随风飘荡 0 r" F# F# p9 I2 v
结果表明，西端岩心生物活性铁的比例低于东端岩心。这意味着相应地，更大比例的生物反应性铁从灰尘中流失，可能被水柱中的生物利用，因此它从未到达底部的沉积物。 0 p; k9 }: Q1 K3 r& T5 O" @
“我们的研究结果表明，在长距离大气运输过程中，原本无生物反应性的粉尘束缚铁的矿物性质发生了变化，使其更具生物反应性。这些铁在到达海底之前就被浮游植物吸收了，”加州大学河滨分校教授、该研究的最后作者蒂莫西·莱昂斯博士说。 $ o. @6 R( o$ f: C# }9 B
莱昂斯说：“我们得出的结论是，到达亚马逊盆地和巴哈马群岛等地区的灰尘可能含有铁，铁是特别可溶的，对生命来说是可利用的，这要归功于与北非的遥远距离，因此暴露在大气化学过程中的时间更长。” ( t; N% K# ]& u+ o: n
“运输的铁似乎刺激了生物过程，就像铁施肥可以影响海洋和大陆上的生命一样。这项研究是一个概念的证明，证实了铁结合的尘埃可以对距离其源头很远的生命产生重大影响。” 6 H/ `/ x& K0 R. _% j
+ ~! r0 L8 a( B' Q7 {
1 q+ y9 O1 v: M; d$ z( R( Q+ }% K6 |) V
7 Q+ \; z, e- u( w* v | 
