中美首赴南大洋查“鐵”探討“鐵假說”科學基礎

　　“給我半罐鐵，我將給地球帶來下一個冰河期。”美國化學家約翰·馬丁20年前的這一大膽預言，引發了廣泛的科學爭論。目前正在進行的中國第27次南極科學考察中，中美科研人員首次在南大洋系統開展鐵的空間分布及輸入通量調查，以研究南大洋的碳循環，探討“鐵假說”的科學基礎。

　　據這一國際合作項目的負責人、國家海洋局第三海洋研究所陳立奇研究員介紹，自2007年以來，中美科研人員圍繞南大洋和北冰洋開展了一系列海洋碳循環研究。在中國第27次南極科學考察期間，隨隊科研人員通過安裝在“雪龍”號上的一系列先進采樣設備和分析儀器，現場采樣、現場分析，系統調查南大洋鐵的空間分布，并選擇一些關鍵營養元素，定量評估它們在南大洋的輸入通量。

　　大量的二氧化碳排放已被公認是造成全球變暖的“元兇”。海洋作為大氣二氧化碳的一個重要儲存庫，其儲存二氧化碳的主要方式之一，是通過海洋中浮游植物的光合作用，將二氧化碳轉化為有機碳。海洋浮游植物死后，形成沉降顆粒物，在重力作用下向海洋深部轉移。在沉降過程中，有機碳被分解和氧化，碳沉入深層海水中被儲存起來。

　　科學家們將這種碳的固定、轉化、并向深海遷移到過程稱為海洋固碳的“生物泵”作用。為了增強“生物泵”作用，科學家們希望能像在陸地上種植莊稼一樣，給海洋中的浮游植物進行人工施肥，促進其生長。

　　美國化學家約翰·馬丁經過研究認為，鐵元素能夠大大促進海洋浮游植物的生長。在“高營養鹽、低葉綠素”海區，只要加入“鐵肥”就可以促進浮游植物生長，加速碳從海洋表層向深層的輸送，從而降低大氣中二氧化碳含量，緩解溫室效應。

　　馬丁的“鐵假說”提出后，許多海洋科學家對其產生了濃厚的興趣，并選擇在不同的“高營養鹽、低葉綠素”海區給大洋進行了“施鐵肥”實驗。據統計，在過去的20年中，全球一共進行了13次這樣的實驗。

　　多項實驗結果表明，“人工施鐵肥”的確能促進海洋浮游植物的生長，有的海區浮游植物從小粒級明顯向較大粒級轉變，有的實驗結束后，通過衛星觀測還能發現明顯的水華現象。但與此同時，給大洋“施鐵肥”是否會引起預料不到的生態后果，也引起了國際科學界廣泛爭論。

　　一些持反對觀點的科學家認為，“施鐵肥”促進海洋浮游植物生長，并不意味著能夠將更多的二氧化碳儲存在深海中。相反，還有可能給海洋自然形成的生態系統造成長期危害。

　　陳立奇認為，給大洋“施鐵肥”之所以產生廣泛爭論，是因為還有許多最基礎的科學問題沒有研究清楚，如在“高營養鹽、低葉綠素”最為典型的南大洋，天然大氣中的鐵是如何輸入南大洋的？鐵有哪些形態？鐵對南大洋的“高營養鹽、低葉綠素”和生態系統是如何作用的？等等。

　　由于南大洋橫跨印度洋、太平洋、大西洋，鄰接南極海冰區，加之上覆西風帶，終年有繞極流，幅員十分遼闊，氣候極其惡劣，因此獲取現場調查資料十分困難。中美科研人員此次首赴南大洋進行現場采樣、現場調查，對研究南大洋碳循環、探討“鐵假說”的科學基礎具有十分重要的意義。