深海并没有着火。那些煤烟在里面做什么呢?

我们可能都同意深海并没有着火。

但燃烧森林或化石燃料所产生的烧焦的粉状烟尘是海洋中溶解的碳的重要组成部分。那么，科学家们称之为黑碳的煤烟究竟是如何到达那里的呢?

由于在化石记录中发现了木炭，科学家们知道，自从第一棵树出现以来，野火已经发生了数百万年。剩下的炭黑占了地球土壤中所有碳的10%，直到最近，科学家们还认为是河流将其冲进了海洋。

东北大学海洋与环境科学副教授阿隆·斯图宾斯(Aron Stubbins)与一组研究人员合作，对河流最终会将黑碳带入海洋这一由来已久的观点进行了测试。

研究小组的发现发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。研究表明，河流中溶解的黑碳含量与海洋中黑碳含量的读数不相符。

包括东北大学海洋与环境科学副教授阿伦·斯图宾斯在内的一组研究人员正在挑战河流将黑碳输送到海洋的假设。该小组的分析包括来自亚马逊、刚果和世界其他主要河流的样本。图片由Aron Stubbins提供

目前的研究是对2012年的研究成果的延续，该研究发现，如果海洋中的黑碳暴露在阳光下，它可以迅速转化为二氧化碳，而二氧化碳通过吸收热量在控制地球气候方面发挥着重要作用。斯图宾斯说，这就是为什么了解炭黑从一开始作为陆地上残留的炭黑，直到它进入海洋，是很重要的。

“it’含有大量的碳，”斯塔宾斯说，他同时也是东北大学化学和化学生物学以及土木和环境工程的副教授。“我们想了解它是如何循环的，以了解它是否会以二氧化碳的形式进入大气。”

该团队在乔治亚州萨凡纳海岸的工作已经暗示了2017年河流和海洋中的黑碳的不同。现在的想法是在全球范围内测试溶解在河流和海洋中的黑碳，Stubbins说。要做到这一点，他们需要测试离岸很远的水域，而且要尽可能深。

从西伯利亚切尔斯基的东北科考站可以看到科雷玛河的一条支流——潘提莱卡河。Stubbins从Kolyma中提取了样本，作为追踪溶解在海洋中的黑碳来源研究的一部分。图片由Aron Stubbins提供

该研究小组以北太平洋和北大西洋为样本，由萨莎·瓦格纳(Sasha Wagner)领导，她曾是东北大学的博士后研究员，现在是纽约特洛伊伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)地球与环境科学助理教授。分析还包括亚马逊河、刚果河和其他主要河流。

斯塔宾斯说，在接近海面和几个深度的地方，研究小组探测到了接近纯海洋的水。例如，如果你潜到3000米深(约2英里)的夏威夷水域，你将在几百年没有见过海面的水中游泳。同样的水已经很久没有靠近陆地了。

阿伦·斯图宾斯是东北大学海洋与环境科学教授。Adam Glanzman/美国东北大学

斯图宾斯说:“当我们在所有这些海洋样本(不同深度)中寻找黑碳时，我们发现它们彼此之间有相当一致的特征。”“但它们与河水样本确实不同。”

通过分析稳定的碳同位素(同一原子的非放射性形式，中子数不同，但化学性质相同)，可以发现这些差异。

稳定的碳同位素可以用来追踪在自然界中发现的东西，比如黑碳，追溯到它们的起源。在陆地上，植物对碳粒子的同位素标记与海洋中的浮游植物不同。当二氧化碳从空气中被吸收并进入陆生植物时，它们将碳-12整合在一起，这是地球上最丰富的碳，比碳-13更有效。

“从本质上讲，C-13要大一点，重一点，慢一点，”斯图宾斯说。“所以，它被细分了，被落下了。”

但浮游植物对碳13中多余的中子却没有那么敏感，碳13是一种含量少得多的稳定同位素。这就是为什么浮游植物和海洋中以它们为食的生物的碳13同位素含量比陆地上的树木(以及以它们为食的生物)略高的原因，Stubbins说。他说，对这种相对丰度的分析可以确定黑碳是由树木还是浮游植物产生的。

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“通过观察黑碳的同位素，我们发现海洋中的黑碳与河流中的黑碳来源不同，”他说。

这是来自深海的一个意想不到的谜:溶解在海洋中的黑碳来自哪里?

“因为我们知道海洋并不会经常燃烧，”斯塔宾斯打趣道。

下一步，他说，可能会把重点放在将海洋中的黑碳与其他大气粒子的同位素特征相匹配，或者考虑其他方式使这些碳最终进入这些水域。

他说:“海底有大量的有机碳储存，这些有机碳可能在过去被以不同的方式处理过。”“也许在那里的某个地方，有这种材料来源的线索。”

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