多年來，研究南大洋的研究人員指出了令人不安的氣候趨勢中可能存在的一線希望。一個被廣泛討論的概念是鐵施肥。提出，隨著南極洲變暖和冰川融化，冰中的鐵會釋放到附近的水域。這種鐵會刺激微藻。它們吸收熱量，在生長過程中捕獲二氧化碳。
但新的證據表明，預期可能不準確。
研究團隊稱這是迄今為止對南極冰川流出鐵量最準確的測量。羅格斯大學新不倫瑞克分校的科學家發現，冰架融水向周圍海水提供的鐵比之前認為的要少得多。
這項發表在《通訊地球與環境》雜誌上的研究提出了關於南大洋鐵的來源的新問題。研究人員表示，這些結果可能會影響氣候變遷預測和模型的發展。
羅格斯大學環境與生物科學學院海洋和沿海科學系教授、該研究的首席研究員羅布·謝雷爾(Rob Sherrell)表示：“人們普遍認為，在天然冰川驅動的鐵施肥過程中，冰下融化導致這些水體中含有大量生物可利用的鐵。”
謝雷爾說，研究結果修正了這些假設。融水攜帶的鐵含量比先前估計的低數倍。此外，大部分的鐵似乎來自融水，其形式與冰蓋融化直接產生的鐵不同。
為什麼南大洋鐵很重要？
儘管南極海域一度黑暗數月，南大洋也支持著豐富的浮游植物的生長。這些微觀植物是食物網的基礎。當浮游植物生長時，它們會餵食企鵝、海豹和鯨魚磷蝦。它們透過光合作用從大氣中去除大量二氧化碳。這使得該地區成為世界上最大的溫室氣體海洋匯。
到目前為止，科學家對這些水域中鐵沉積物的了解大部分來自模擬和電腦模型。謝雷爾和來自羅格斯大學以及美國和英國合作機構的同事選擇收集直接現場測量結果。
2022 年，研究人員登上退役的美國破冰船納撒尼爾·B·帕爾默號。前往南極洲西部阿蒙森海的多特森冰架 阿蒙森海是南極融化導致海平面上升的主要原因。他們的目標是從源頭收集冰雪融水。
冰架下取樣
在阿蒙森海融水中，水在漂浮的冰層下方形成。從陸地上的冰川延伸到海洋。融化是由深海相對溫暖的水流入冰層下方的洞引起的。
在多特森冰架上，研究團隊確定了海水流入這些洞穴並與溶解的水混合後流出的點。在入口和出口點採集水樣本。
回到新澤西州，博士後學者、研究的主要作者 Venkatesh Chinni 測量了樣本中鐵的濃度。並分析溶解的鐵和附著在懸浮顆粒上的鐵。德州農工大學的合作者傑西卡·菲茨西蒙斯和珍妮爾·斯特芬檢查了鐵「指紋」的同位素比率並追蹤了其起源。史蒂芬在南佛羅裡達大學蒂姆康威的實驗室進行了初步同位素分析。
利用這些測量結果，欽尼和他的團隊計算了離開洞穴的水中有多少額外的鐵。與進入腔體的水相比，同位素特徵也有助於識別負責的熔化過程。
深水和沈積物是最常見的鐵來源。
謝雷爾說，結果出乎意料。溶解的水僅佔從型腔流出的溶解鐵的10%左右。大部分鐵來自深層海水（62%），另外 28% 來自大陸棚沉積物。
「從含水層逸出的鐵大約有 90% 來自深水和噴口外的沉積物。而不是來自融水，」欽尼說。
同位素數據也指出了冰川下方發生的過程。各種例子這顯示存在缺乏溶解氧的液態融水層。在這種條件下，岩層中的固體氧化鐵更容易溶解。並將鐵釋放到水中。欽尼認為，這種機制對鐵生產的貢獻可能大於對含水層融化的貢獻。
重新審視南極鐵和氣候模型
這項發現挑戰了長期以來關於隨著地球變暖南大洋鐵供應的假設。研究人員強調，需要做更多的工作來充分了解冰下過程如何影響鐵的釋放。
「我們在這篇文章中聲稱，溶質含有很少的鐵。它攜帶的大部分鐵來自頁岩研磨和熔化成實際岩石和冰蓋之間的液體層。導致海平面上升的不是來自冰，」謝雷爾說。
他補充說，許多科學家可能會對這個結論感到驚訝。
