研究人员发现了一种新的工具，可以重建古代海冰来研究气候变化

罗德岛州普罗维登斯[布朗大学]-海冰是地球气候变化的一个关键指标。布朗大学研究人员的一项新发现可以为科学家们提供一种新的方法来重建古代海冰的数量和分布信息，这有助于理解目前人类引起的气候变化。

在发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中，研究人员指出，一种常在高纬度海洋沉积物中发现的有机分子，被称为四不饱和烯酮(C37:4)，是由一种或多种以前未知的冰栖藻类产生的。随着海冰浓度的涨落，与之相关的藻类以及它们留下的分子也会涨落。

“我们已经证明，这种分子是海冰浓度的一个强有力的代表，”布朗大学的博士生、该研究的主要作者凯伦·王(Karen Wang)说。“通过观察不同年代沉积物中这种分子的浓度，我们可以重建随时间推移的海冰浓度。”

其他类型的烯酮分子多年来一直被用作海洋表面温度的代用指标。在不同的温度下，生活在海洋表面的藻类会产生不同数量的烯酮，分别是C37:2和C37:3。科学家们可以利用在海洋沉积物中发现的这两种分子的比例来估计过去的温度。C37:4——这项新研究的重点——长期以来一直被认为是温度测量的一个问题。它出现在北极附近的沉积物中，形成了C37:2/C37:3的比例。

“这就是C37:4烯烃的出名之处——它破坏了温度比，”国家科学基金会资助项目的首席研究员、布朗大学地球、环境和行星科学系教授黄永松说。没有人知道它来自哪里，也不知道它是否有用。人们有一些理论，但没有人确切知道。”

为了弄清楚这一点，研究人员研究了从北极周围结冰地区提取的含有C37:4的沉积物和海水样本。他们使用先进的DNA测序技术来识别样本中的生物。这项工作从等chrysidales目中发现了一种以前未知的藻类。研究人员随后在实验室培养了这些新物种，结果表明它们确实是产生了异常丰富的C37:4的物种。

下一步是要看看这些生活在冰上的藻类留下的分子是否可以作为可靠的海冰替代物。为了达到这个目的，研究人员观察了来自北冰洋几个地点的沉积物岩心中c37 – 4的浓度，这些地点靠近现在的海冰边缘。在最近的过去，这些地点的海冰被认为对区域温度变化非常敏感。这项研究发现，C37:4浓度最高的时候，气候最冷，冰最盛。最高的浓度要追溯到距今12000年前的新仙女木时期，那是一个非常寒冷和冰冷的时期。研究发现，在气候最温暖、冰层消退的时候，C37:4号气流稀少。

布朗环境与社会研究所研究员黄说:“我们发现，与这个新指标的相关性比人们使用的其他标记要强得多。”“没有一种关联是完美的，因为海冰建模是一个混乱的过程，但这可能是你能得到的最强大的。”

研究人员说，这种新的代理比其他代理有一些额外的优势。另一种重建海冰的方法是寻找另一种叫做硅藻的藻类的化石残骸。但这种方法在更久远的年代变得不那么可靠，因为化石分子可以降解。像C37:4这样的分子往往保存得更牢固，这使得它们比其他方法更适合在较深的时间里重建。

研究人员计划进一步研究这些新的藻类物种，以更好地了解它们是如何嵌入海冰的，以及它们是如何产生这种烯酮化合物的。这种藻类似乎生活在海水泡和海冰内的通道中，但它也可能在海冰融化后开花。了解这些动态将有助于研究人员更好地校准C37:4作为海冰的代表。

最终，研究人员希望新的代理能使人们更好地了解海冰随时间变化的动态。这些信息将改进过去气候的模型，从而更好地预测未来的气候变化。

该研究的其他合著者有Markus Majaneva, Simon Belt, Sian Liao, Joseph Novak, Tyler R. Kartzinel, Timothy Herbert, Nora Richter和Patricia Cabedo-Sanz。该研究得到了美国国家科学基金会(EAR-1762431)的资助。