末次冰期以來海洋二氧化碳的來源 – 來自大洋深部的碳

大氣溫室氣體的濃度，特別是二氧化碳，一直以來被認為是影響地球氣候系統變化及海洋酸化相當重要的關鍵。為了研究此一日益受重視的環境變遷議題，古海洋及古氣候學家利用重建極區冰岩心及海洋沈積物岩心中所蘊含的古氣候、古環境訊息，期能找出之間的關聯性及關鍵的控制因子。關於地球上冰期–間冰期的大氣二氧化碳含量的變化，目前最為科學家們所接受的觀點是認為深部海洋所儲存的碳，透過南大洋 (Southern Ocean) 的深水湧升，被釋放到地球表面，進而影響了地球上冰期–間冰期大氣二氧化碳的含量。然而，由於缺乏直接的證據，控制大氣二氧化碳濃度變化的主因至今仍未有定論。

自 1993 年 Spivack 等人利用海洋沉積物中有孔蟲殼體的硼同位素，重建過去二十一個百萬年以來古海水 pH 值的變化，生物性碳酸鈣 (如：有孔蟲及珊瑚) 的硼同位素一直被視為是記錄古海水 pH 值最佳的環境代用指標 (proxy)。硼同位素的理論基礎及應用在過去二十年來，也被世界上許多的研究團隊一再地驗證與校正，並已廣泛地應用到不同的地質時間尺度海洋pH值的重建。

基於此，英國 Southampton 國家海洋中心的研究團隊利用取自東赤道太平洋及南大洋附近海洋岩心中的浮游有孔蟲，分析其殼體硼同位素組成，以及氧同位素 (可記錄海水溫度、海水氧同位素組成及冰川效應)、鎂鈣比 (可記錄海水溫度)，發現東赤道太平洋及南大西洋的海水表層二氧化碳的濃度自一萬六千年以來，皆出現高於當時大氣二氧化碳濃度。此結果與附近岩心高生物性蛋白石 (opal) 通量所發生的時間一致。此發現首次提供了較為直接證據，證實富含營養鹽及二氧化碳的深水，可能經由南大洋湧升作用的恢復而進一步影響了海洋表層的化學組成。同時，位於東赤道太平洋的表層水亦發現海水中二氧化碳的增加，因此推論儲存於深海的二氧化碳，可能經由所謂的海洋通道 (ocean tunneling) 將富含二氧化碳的水由南大洋傳送至低緯地區，進而影響了全球海洋二氧化碳的分佈。此解釋也與該岩心所記錄到較輕的碳同位素組成，及冰岩心所記錄到的大氣二氧化碳濃度升高和碳同位素降低的時間相當接近。然而，由於兩根岩心所重建的海水 pH 值、碳同位素以及生物性蛋白石通量，自末次冰期以來的變化模式仍有顯著的差異，因此在東赤道太平洋表水 pH 值的變化趨勢並非單純反映南大洋的變化。因此，其他二氧化碳的來源 (如：來自南極中層水或北太平洋水團的貢獻) 勢必也扮演相當程度的角色，來影響東赤道太平洋岩心所觀察到的變化。此部分仍需更多的研究工作來加以佐證。

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