新的研究表明,北冰洋曾经充满了淡水

新的研究表明,北冰洋曾经充满了淡水

令人震惊的新证据表明,在过去15万年里,北冰洋至少有两次被厚厚的冰层覆盖,并充满了淡水。该观测结果最终可以解释与这些冰川期有关的奇怪而剧烈的气候异常。

由于近来人类活动引发的冰川融化,很难想象我们的世界会被厚厚的冰层覆盖。但在最近的冰川期,情况就是如此,北美、北欧、格陵兰岛和白令海的大部分地区都被巨大的冰原所控制。地球上的大部分水都被冰层覆盖,海平面比现在低得多,发生了一些非常奇怪的事情,我们现在没有类似的事情。

今天发表在《自然》杂志上的新证据提出了一个令人难以置信的解释:从我们最北部的海洋沉积层中提取的海洋沉积物中缺乏钍-230——一种积累在咸海海底的同位素。这是一个潜在的迹象,表明与地球上其他海洋隔绝的北冰洋有一个充满淡水的盆地,并覆盖着3000英尺(900米)厚的冰层。

有证据表明,这种情况至少发生过两次,一次发生在15万至13万年前,另一次发生在7万至5万年前。这些无盐的海洋被巨大的冰层覆盖,并持续了数千年。沃尔特·盖伯特(Walter Geibert)是阿尔弗雷德·韦格纳研究所(Alfred Wegener Institute)亥姆霍兹极地与海洋研究中心的海洋地球化学家。

从北冰洋、弗拉姆海峡(格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间的通道)和北欧海提取的沉积物岩心中检测到了钍-230的缺口。这种同位素是溶解铀的副产品,天然存在于咸水中。钍附着在固体颗粒上,漂流到海底,被埋在沉淀物中,等待着被科学家发现。

对20万年前岩心样本的分析显示,至少有两个时期钍-230基本不存在。对盖伯特和他的同事来说,这表明了无盐水体的存在。

盖伯特在一封电子邮件中解释说:“我们发现,一种自然存在的放射性物质痕迹,总是由上覆的海水留下的,在一个非常大的区域内,在特定的时间段内是不存在的。”

为了解释这一现象,作者提出了一个设想:巨大的冰架延伸到遥远的北欧海域,从白令海峡一直延伸到高高的格陵兰-苏格兰山脊。这些冰架就像一个巨大的水坝,将北极与大西洋和太平洋的咸水隔开。当时的低海平面大约比现在低430英尺(130米),导致了这一过程。作者推测,现在与世隔绝的北极盆地开始充满融化的淡水,形成了一个巨大的地下淡水海。

盖伯特说:“我们所说的北冰洋中积累的淡水体积比地中海还大,但是它被非常厚的冰层覆盖。”

作者继续解释说,冰坝有时会失灵,导致较重的盐水突然涌入北冰洋。当这种情况发生时,盐水迅速取代较轻的淡水,迫使它越过浅层边界进入北大西洋。冰冷的海水突然涌入世界各大洋,这可以解释科学家之前探测到的奇怪的气候异常,包括格陵兰岛的温度突然飙升。

“这种影响——北冰洋突然变暖,北大西洋可能暂时变冷——已经被描述了一段时间,”盖伯特解释说。“我们现在补充的是,对于目前还没有一个令人满意的解释的温度分布的一些重大变化,有一个可能的解释。”

对此,他补充说:“我们确信这一概念将引发许多争论和研究——我们现在需要这种非常复杂的物理情况的模型,并将它们与其他高质量的记录联系起来,”他说。“具有讽刺意味的是,我们发现的一些非常寒冷时期的明确指标,现在应该能帮助我们更有信心地确定过去北极变暖的时期。”

然而,古海洋学家莎伦·霍夫曼(Sharon Hoffmann)在随后的《新闻与观点》(News & Views)文章中对这些新发现泼冷水。

众所周知,由于缺乏微体化石以及沉积速率的变化,北极沉积物的年代难以确定。因此,不确定岩芯中的[贫钍]层段是否在大洋盆地所有地点的同一时间产生,”霍夫曼写道,他没有参与这项新研究。她还说:“在有关沉积物中还没有发现淡水动物群,因此淡水入侵北极深部盆地的直接证据还有待发现。”