碳酸钙样本来自中太平洋山脉钻取的沉积物岩芯。大约一亿两千万年前，地球经历了一场极端的环境破坏，导致海洋中的氧气窒息。
被称为海洋缺氧事件(OAE) 1a，缺氧的海水导致了小规模但重要的大规模灭绝，影响了整个地球。在这个时期的白垩纪早期，整个海洋浮游生物家族实际上消失了。
通过测量浮游生物化石中钙和锶同位素丰度，西北大学地球科学家得出结论，Ontong爪哇高原大火成岩省(LIP)的爆发直接触发了OAE1a。与阿拉斯加面积大致相当的洞东爪哇大唇爆发了700万年，使其成为迄今为止已知最大的LIP事件之一。在此期间，它向大气中喷出大量二氧化碳，将地球推入温室效应期，使海水酸化，使海洋窒息。
我们回到过去研究温室时期是因为地球现在正走向另一个温室时期。展望未来的唯一方法就是了解过去。王九元
博士研究生
该研究的第一作者、西北大学博士生王九元(音)说:“我们回溯过去研究温室时期是因为地球现在正走向另一个温室时期。”“展望未来的唯一方法就是了解过去。”
这项研究于上周(12月16日)在线发表在《地质学》杂志上。将稳定锶同位素测量应用于古海洋缺氧事件的研究尚属首次。
Andrew Jacobson, Bradley Sageman和Matthew Hurtgen都是西北大学温伯格艺术与科学学院地球与行星科学的教授，他们共同撰写了这篇论文。这三位教授共同为王提供建议。
线索内部核
微型浮游生物和许多其他海洋生物的外壳是用碳酸钙建造的，碳酸钙是在白垩、石灰石和一些抗酸药片中发现的同一种矿物质。当大气中的二氧化碳在海水中溶解时，会形成一种弱酸，可以抑制碳酸钙的形成，甚至可以溶解已经存在的碳酸盐。
布拉德Sageman
为了研究白垩纪早期的地球气候，西北大学的研究人员检查了一个1600米长的沉积岩芯，该岩芯取自太平洋中部山脉。地核中的碳酸盐形成于约1.27亿至1亿年前的热带浅水环境，目前在深海中被发现。
Sageman说:“当你考虑到地球的碳循环时，碳酸盐是碳的最大储藏地之一。”“当海洋酸化时，它基本上会融化碳酸盐。我们可以看到，这个过程影响了利用碳酸盐建造外壳和骨骼的生物矿化过程，这是观察到的由于人类活动导致大气二氧化碳增加的结果。”
锶作为确证证据
之前的几项研究分析了过去地质时期海洋碳酸盐的钙同位素组成。然而，数据可以通过多种方式进行解释，碳酸钙可以随着时间的推移而变化，掩盖其形成过程中获得的信号。在这项研究中，西北大学的研究人员还分析了锶的稳定同位素——碳酸盐化石中发现的一种微量元素——以获得更全面的图像。
安德鲁·雅各布森
“钙同位素数据可以用多种方式解释，”雅各布森说。“我们的研究利用了钙和锶同位素在碳酸钙形成过程中的类似行为，而不是在埋葬时发生的改变过程中。在这项研究中，钙锶同位素‘多重代理’提供了强有力的证据，表明这些信号是‘主要的’信号，与OAE1a时期海水的化学成分有关。”
“稳定的锶同位素不太可能随着时间发生物理或化学变化，”王补充说。“另一方面，钙的同位素在一定条件下很容易改变。”
研究小组在西北大学雅各布森洁净实验室使用高精度技术分析了钙和锶同位素。方法包括溶解碳酸盐样品和分离元素，然后用热电离质谱计进行分析。
长期以来，研究人员一直怀疑嘴唇喷发会导致海洋酸化。“海洋酸化和大气二氧化碳水平之间有直接联系，”雅各布森说。“我们的研究提供了关键证据，将Ontong爪哇高原嘴唇的爆发与海洋酸化联系起来。根据化石记录提供的线索，这是人们所预期的情况，但是缺少地球化学数据。”
模拟未来气候变暖
通过了解海洋如何应对极端变暖和大气中二氧化碳的增加，研究人员可以更好地理解地球如何应对当前人为造成的气候变化。人类目前正在把地球推向一个新的气候，这正在使海洋酸化，并可能导致另一场大规模灭绝。
萨格曼说:“过去的温室效应时期和目前人为造成的变暖在时间尺度上存在差异。”“过去的事件已经展开了数万年到数百万年。在不到200年的时间里，我们使全球变暖的程度达到(或更高)。”
“我们了解未来的最好方法是通过计算机建模，”雅各布森补充说。“我们需要过去的气候数据，以帮助构建更准确的未来模型。”
这项研究“稳定的Ca和Sr同位素支持大洋缺氧事件1a期间由火山触发的生物矿化危机”，由戴维和露西尔·帕卡德基金会(奖号2007-31757)和美国国家科学基金会(奖号ear0723151)资助。这项工作是在西北大学气候和碳科学乌本项目的支持下启动的，该项目资助了此前有关该课题的相关工作。
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