有些因素，如火山爆发或人类活动，会向大气中排放二氧化碳。其他的，比如森林和海洋，会吸收二氧化碳。在一个调节良好的系统中，适量的二氧化碳被排放和吸收，以维持健康的气候。碳封存是当前对抗气候变化的一种策略。
一项新的研究发现，在过去的8000万年里，海底的形状和深度解释了海洋中碳封存深度变化的50%。以前，这些变化被归因于其他原因。科学家们早就知道，海洋是地球上最大的碳吸收体，直接控制着大气中二氧化碳的含量。但是，直到现在，人们还没有很好地了解地球历史上海底地形的变化是如何影响海洋固碳能力的。
“我们第一次能够证明，海底的形状和深度在长期碳循环中起着重要作用，”该论文的主要作者、加州大学洛杉矶分校地球、行星和空间科学博士生马修·博古米尔(Matthew Bogumil)说。
长期碳循环有很多活动的部分，它们都在不同的时间尺度上发挥作用。其中一个部分是海底测深——海底的平均深度和形状。反过来，这是由大陆和海洋的相对位置、海平面以及地幔内部的流动所控制的。用古气候数据集校准的碳循环模型构成了科学家理解全球海洋碳循环及其如何响应自然扰动的基础。
“通常，地球历史上的碳循环模型将海底水深测量视为一个固定或次要因素，”该论文的合著者、宾夕法尼亚州立大学地球科学教授图沙尔·米塔尔(Tushar Mittal)说。
这项发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上的新研究重建了过去8000万年的水深测量，并将数据输入一个测量海洋碳封存的计算机模型。结果表明，海洋碱度、方解石饱和状态和碳酸盐补偿深度在很大程度上取决于洋底浅部(约600米或以下)的变化和深海区域(大于1000米)的分布。这三种测量方法对于了解碳是如何储存在海底的至关重要。
研究人员还发现，在当前的地质时代，即新生代，仅水深测量就占到观测到的碳封存变化的33%-50%，并得出结论，由于忽略了水深测量的变化，研究人员错误地将碳封存的变化归因于其他不太确定的因素，如大气CO2，水柱温度，以及被河流冲刷到海洋中的硅酸盐和碳酸盐。
博古米尔说:“了解长期碳循环的重要过程可以更好地为科学家提供信息，帮助他们研究海洋二氧化碳去除技术，以应对当今的气候变化。”“通过研究大自然在过去所做的事情，我们可以更多地了解海洋封存缓解气候变化的可能结果和实用性。”
海底的形状和深度可能是碳封存的最大影响因素，这一新的认识也有助于在我们的宇宙中寻找可居住的行星。
加州大学洛杉矶分校教授、地球、行星和空间科学系系主任卡罗莱纳·利特戈-贝尔泰罗尼说:“在观察遥远的行星时，我们目前只有一套有限的工具来暗示它们的可居住性。”“现在我们了解了测深在碳循环中的重要作用，我们可以从JWST的观测推断和了解行星的可居住性时，直接将行星的内部演化与其表面环境联系起来。”
这一突破仅仅是研究人员工作的开始。
博古米尔说:“现在我们知道了测深的重要性，我们计划使用新的模拟和模型来更好地了解不同形状的海底是如何具体影响碳循环的，以及这在地球历史上是如何变化的，尤其是在地球早期，当时大部分陆地都在水下。”
作者:本杰明·保罗
来源:加州大学洛杉矶分校
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