中美科研人员首赴南大洋查“铁”

“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。