同位素分析揭示火星沉积物中有机物质的起源

同位素分析揭示火星沉积物中有机物质的起源 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 尽管火星呈现出一片荒芜、尘土飞扬的景象，至今没有任何生命迹象，但它的地质特征，如三角洲、湖床和河谷，强烈暗示着火星表面曾经水流充沛。为了探索这种可能性，科学家们对这些地貌附近保存的沉积物进行了研究。这些沉积物的成分蕴含着早期环境条件的线索、随着时间推移形成地球的过程，甚至是过去生命的潜在迹象。在其中一项分析中，好奇号漫游车从盖尔陨石坑收集的沉积物揭示了有机物。盖尔陨石坑被认为是大约38亿年前因小行星撞击而形成的一个古老湖泊。然而，与地球上的有机物相比，这种有机物的碳-13同位素（13C）含量明显低于碳-12同位素（12C）含量，这表明火星上有机物的形成过程与地球上不同。大气中有机物的来源表明，火星表面可能含有比先前预期更多的有机化合物。资料来源：东京工业大学现在，一项研究阐明了这一差异，发现大气中的二氧化碳（CO2）光解为一氧化碳（CO）并随后还原，导致有机物中13C含量减少。这项研究由东京工业大学的上野雄一郎教授和哥本哈根大学的马修-约翰逊教授领导，于2024年5月9日发表在《自然-地球科学》杂志上。"在测量13C和12C之间的稳定同位素比率时，火星有机物的13C丰度占组成它的碳的0.92%到0.99%。这与地球沉积有机物（约1.04%）和大气二氧化碳（约1.07%）相比是极低的，这两种物质都是生物残留物，与陨石中有机物（约1.05%）并不相似，"Ueno解释说。早期的火星大气富含二氧化碳，其中同时含有13C和12C同位素。研究人员在实验室实验中模拟了火星大气成分和温度的不同条件。他们发现，当12CO2暴露在太阳紫外线（UV）照射下时，会优先吸收UV辐射，导致其解离成13C含量低的CO，而留下富含13C的CO2。在火星和地球的高层大气中也能观察到这种同位素分馏（同位素分离）现象，来自太阳的紫外线照射导致二氧化碳解离成13C含量耗尽的一氧化碳。在还原的火星大气中，CO 转化为简单的有机化合物，如甲醛和羧酸。在火星早期，地表温度接近水的冰点，不超过 300 K（27°C），这些化合物可能溶解在水中并沉淀在沉积物中。通过模型计算，研究人员发现，在二氧化碳与一氧化碳比例为 90:10 的大气中，如果二氧化碳转化为一氧化碳的比例为 20%，则沉积有机物的δ13CVPDB值为 -135‰。此外，剩余的CO2将富含13C，δ13CVPDB 值为 +20‰。这些值与"好奇号"探测器分析的沉积物中的值以及从火星陨石中估算的值非常吻合。这一发现表明，大气过程而非生物过程是早期火星有机物形成的主要来源。"如果这项研究的估计是正确的，那么火星沉积物中可能存在意想不到的大量有机物质。这表明，未来对火星的探索可能会发现大量的有机物质，"Ueno 说。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

计划在新加坡建造的海洋工厂每天可捕获10吨二氧化碳并生产300千克氢气

计划在新加坡建造的海洋工厂每天可捕获10吨二氧化碳并生产300千克氢气 根据世界银行的数据，2020 年全球人均二氧化碳（CO2）排放量为 4.3 公吨（9500 磅）。考虑到这一数字，加州大学洛杉矶分校塞缪利工程学院的研究人员一直致力于从海洋中捕捉大气中的二氧化碳，以减少二氧化碳的排放。继 2023 年在洛杉矶和新加坡成功推出两套基于海水的二氧化碳去除试验系统之后，加州大学洛杉矶分校及其新创公司 Equatic 正着眼于该项目的下一阶段：一个耗资 2000 万美元、名为 Equatic-1 的全规模示范工厂。他们得到了新加坡国家水务局、公用事业局（PUB）、新加坡国家研究基金会（NRF）和加州大学洛杉矶分校碳管理研究所（ICM）的支持。加州大学洛杉矶分校 Samueli 可持续发展教授兼 ICM 主任 Gaurav Sant 说："推广碳清除解决方案需要技术、大胆而坚定的合作伙伴，以及对及时和可衡量的成功的关注。我们非常幸运能与新加坡的合作伙伴一起创造这一共同愿景，将 Equatic 的解决方案推广到商业规模和世界各地。"Equatic 工艺采用电解法，将电流通过邻近海水淡化厂的海水。它引起化学反应，将水分解成氢气和氧气，同时将溶解的二氧化碳和大气中的二氧化碳以固体钙镁材料的形式安全地储存至少 1 万年。该工艺通过去除溶解的二氧化碳，激活并扩大了海洋的天然二氧化碳储存能力，同时使海洋能够吸收更多的温室气体。来自 ICM 和 Equatic 的研究人员和技术扩展专家团队将前往 PUB 位于新加坡西部大士的研发设施，在未来 18 个月内开始建造世界上最大的海洋二氧化碳去除工厂。Equatic-1 将分两个阶段建造。从 3 月份开始，第一阶段的设计目标是到 2024 年末，每天去除一公吨（约 2205 磅）二氧化碳。2025 年初，安装另外九个模块将完成第二阶段。10 个模块投入运行后，Equatic-1 预计每天可从海水和大气中去除 10 公吨二氧化碳。新加坡的试点工厂在每天去除 0.1 公吨（220 磅）二氧化碳后被认为是成功的；Equatic-1 的去除率是它的 100 倍。该技术还能同时每天生产近 300 公斤（660 磅）负碳氢气。"2023 年投入使用的中试系统提供了重要的性能数据，证实了我们的二氧化碳去除效率、制氢率和工艺的能源需求，"Equatic 联合创始人兼 ICM 副主任 Dante Simonetti 说。"这些发现有助于根据中试系统确认的放大性能，确定 Equatic-1 的设计和工程路线。"公共事业局制定了到 2045 年实现净零排放的目标，为此采取了三管齐下的方法：用可再生太阳能替代化石燃料；投资研发以减少水处理过程中所需的能源；捕捉并清除释放到大气中的碳。"我们很高兴能与加州大学洛杉矶分校和 Equatic 进一步合作，开发出一种与 PUB 海水淡化厂具有潜在协同效应的解决方案，"PUB 首席工程与技术官 Chee Meng Pang 表示。"在 PUB，我们坚信与学术界和私营部门合作实现的技术进步是应对气候变化带来的复杂挑战的关键。"Equatic-1 的模块化设计降低了通常与扩大技术创新规模相关的风险。该系统还将使用在美国能源部高级研究计划局-能源（ARPA-E）的支持下新开发的选择性阳极来生产氧气，同时消除海水电解过程中产生的无用氯副产品。这开辟了一条以千兆吨级去除二氧化碳并同时生产氢气的新途径，氢气是一种清洁燃料，对交通和工业应用的脱碳至关重要。 ... PC版： 手机版：

大气中的二氧化碳含量正在以"前所未有的速度"激增

大气中的二氧化碳含量正在以"前所未有的速度"激增 "在过去的一年里，我们经历了有记录以来最热的一年，有记录以来最热的海洋温度，以及一连串似乎无休止的热浪、干旱、洪水、野火和风暴，"美国国家海洋和大气管理局局长里克-斯平拉德在一份新闻稿中说。"现在，我们发现大气中的二氧化碳含量正在以前所未有的速度增加。"2024 年 5 月，诺阿莫纳罗亚大气基线观测站测量到的大气二氧化碳达到峰值，月平均值为百万分之 426.9，在夏威夷火山 66 年的观测记录中再创新高。研究人员在莫纳罗亚大气基线观测站测量了二氧化碳（CO2）的含量。他们发现，大气中的二氧化碳含量在 5 月份达到了季节性峰值，略低于百万分之 427，自 2023 年 5 月以来增加了 2.9 ppm，是 50 年数据记录中第五大年度增长。报告还正式指出，在过去两年中，五月份的峰值出现了最大的跃升此时北半球的二氧化碳含量最高。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）碳循环科学家约翰-米勒（John Miller）说，这种跃升可能是由于化石燃料的持续大量燃烧以及厄尔尼诺现象使地球吸收二氧化碳的能力变得更加困难。该图显示了在夏威夷莫纳罗亚天文台测量到的二氧化碳月平均值的完整记录。冒纳罗亚天文台的二氧化碳数据是直接测量大气中二氧化碳的最长记录该测量站二氧化碳含量的飙升甚至超过了去年设定的全球平均值，即 419.3 ppm，创历史新高，比工业革命前高出 50%。不过，美国国家海洋和大气管理局指出，他们的观测数据是专门在该观测站进行的，并不能"捕捉到全球二氧化碳的变化"，尽管事实证明全球测量数据与毛纳罗亚站的测量数据是一致的。二氧化碳测量"发出不祥信号"海洋大气署在新闻稿中说，测量结果"发出了不祥的信号"。斯克里普斯二氧化碳项目主任拉尔夫-基林（Ralph Keeling）在新闻稿中说："现在的二氧化碳不仅达到了数百万年来的最高水平，而且上升速度比以往任何时候都快。化石燃料燃烧会向大气中释放二氧化碳形式的污染，因此每年都会达到更高的最高值。化石燃料污染就像垃圾填埋场中的垃圾一样，不断累积。"国家海洋和大气管理局解释说，二氧化碳"就像大气中的毯子"就像其他温室气体一样，会放大太阳对地球表面的热量。虽然二氧化碳对保持全球气温在冰点以上至关重要，但如此高浓度的二氧化碳会使气温超过舒适和安全的水平。气候变暖正在助长极端天气事件，其后果已经显现，致命的洪水、热浪和干旱摧毁了世界各地的社区，农业也发生了艰难的转变。在美国国家海洋和大气管理局发布这一消息的前一天，欧盟气候变化服务机构哥白尼宣布，地球目前已连续 12 个月创下历史最高气温纪录，这一趋势"看不到任何改变的迹象"。"我们生活在一个前所未有的时代...这一连串最热的月份在人们的记忆中将是相对寒冷的。" ... PC版： 手机版：

这块有5万年历史的冰块揭示了目前二氧化碳水平的真实状况

这块有5万年历史的冰块揭示了目前二氧化碳水平的真实状况 俄勒冈州立大学（OSU）和圣安德鲁斯大学（University of St Andrews）的科学家们与美国国家科学基金会（US National Science Foundation）合作，在一项新的研究中采用了这种大胆的方法，通过南极冰层中的微小气泡，揭开了大气中二氧化碳长达 5 万年的时间线，这些气泡在地球表面下数英里处被时间冻结。奥斯陆大学助理教授、该研究的第一作者凯瑟琳-温特（Kathleen Wendt）说："研究过去可以告诉我们今天有什么不同。今天的二氧化碳浓度变化速度确实是前所未有的。"研究小组利用通过钻探两英里（3.2 千米）深的南极西部冰原（WAIS）分水岭冰芯提取的冷冻样本，对冰块中保存的小块气体进行了化学分析，以清楚地了解大气中二氧化碳在许多许多年中的变化情况。研究人员发现，大气中的二氧化碳浓度曾有过远超过"正常"范围的升高期，但与我们现在所面临的情况相比，人为温室气体排放所造成的二氧化碳浓度就显得微不足道了。在 5 万年的时间里，大气中二氧化碳的自然消长确实在 55 年中增加了大约百万分之 14，每 7000 年左右增加一次。而现在，每隔五到六年，大气中的二氧化碳含量就会增加相同的数量。从根本上说，现在二氧化碳含量的增长速度是过去 5 万年任何时候的 10 倍。温特说："我们的研究确定了有史以来观测到的二氧化碳自然上升的最快速度，而今天主要由人类排放驱动的二氧化碳上升速度要高出10倍。"研究小组的分析为我们描绘了一幅清晰的地球大气二氧化碳历史波动的长期图景，其中还揭示了与北大西洋寒冷间歇（或海因里希事件）相吻合的峰值，而北大西洋寒冷间歇与突如其来的重大气候变化有关。"这些海因里希事件确实非同寻常，"这项研究的共同作者、美国俄亥俄州立大学副教授克里斯托-布伊泽特（Christo Buizert）说。"我们认为它们是由北美冰盖的剧烈崩塌引起的。这引发了一连串的连锁反应，包括热带季风、南半球西风以及从海洋中排出的大量二氧化碳。"现有的气候数据预测，随着地球变暖，这些西风可能会变得更强、更频繁，如果是这样的话，就会降低至关重要的南大洋吸收和容纳人类产生的二氧化碳的能力。可以说，随着地球持续变暖，这并不是科学家们希望看到的正反馈循环。温特补充说："我们依靠南大洋吸收我们排放的部分二氧化碳，但迅速增强的南风削弱了南大洋吸收二氧化碳的能力。研究人员总结说："本研究解析的大气二氧化碳上升速度和幅度为气候突变期间的碳循环变异性提供了重要的制约因素，并敦促人们警惕现代南大洋碳汇有可能因南大洋西风的持续极向增强而减弱。"这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。 ... PC版： 手机版：

新研究发现海洋转换断层是重要的、被低估的碳汇

新研究发现海洋转换断层是重要的、被低估的碳汇 新的研究发现，海洋转换断层是重要的、以前被低估的二氧化碳汇对现有的地球地质碳循环概念提出了挑战。这项研究强调了自然地质排放在塑造地球气候历史中的关键作用，并强调了在应对当代气候变化的背景下深入了解这些过程的必要性。上图为改变的地幔岩石切片。图片来源：Solvin Zankl构造断裂是构造板块相互移动的地方，是地球上三大板块边界之一，全球长度约为 4.8 万公里，其他板块边界分别是全球洋中脊系统（约 6.5 万公里）和俯冲带（约 5.5 万公里）。几十年来，人们一直在研究洋中脊和俯冲带的碳循环。相比之下，科学家们对海洋转换断层中的二氧化碳关注相对较少，在相当长的一段时间里，转换断层被认为是"有点无聊"的地方，因为那里的岩浆活动很少。"克莱因说："我们现在拼凑起来的结果是，沿着这些海洋转换断层暴露出来的地幔岩石可能是一个巨大的二氧化碳汇。"地幔的部分融化释放出二氧化碳，这些气体碳夹杂在热液中，与靠近海底的地幔发生反应，并在那里被捕获。首席科学家弗里德-克莱因（Frieder Klein）和"深海漫游者"号领航员艾伦-斯考特在探索水下碳酸盐平台。图片来源：Novus Select《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的一项新的期刊研究报告的第一作者克莱因说："这是地质碳循环中以前不为人知的一部分。由于在以前对全球二氧化碳地质通量的估算中没有考虑到转换断层，因此岩浆二氧化碳向改变了的洋幔和海水的质量转移可能比以前想象的要大。"地质排放与气候克莱因说："与人为二氧化碳（或人类驱动的二氧化碳）相比，转换断层排放的二氧化碳量可以忽略不计。然而，从地质时间尺度来看，在人类排放如此多的二氧化碳之前，地球地幔（包括转换断层）的地质排放是地球气候的主要驱动力。"正如论文所述，据估计，全球人为二氧化碳排放量 约为每年 36 千兆吨（Gt），这使大气和水圈的平均地质排放量（每年 0.26 千兆吨）相形见绌。然而，在地质时间尺度上，来自地球地幔的二氧化碳排放量在调节地球气候和宜居性以及包括海洋、大气层和岩石圈在内的地表储层中的碳浓度方面发挥了关键作用，当然，这是在人类活动燃烧化石燃料之前。通过地质研究了解气候变化"为了充分了解现代人类造成的气候变化，我们需要了解地球深层过去的自然气候波动，这与地球自然碳循环的扰动息息相关。我们的工作提供了有关地球地幔和海洋/大气系统之间碳长时间尺度通量的见解，"该研究的合著者、佛蒙特州本宁顿学院教师蒂姆-施罗德（Tim Schroeder）说。"数百万年来，这种碳通量的巨大变化导致地球气候变得比现在温暖或寒冷得多。"为了更好地了解地幔和海洋之间的碳循环，研究人员分析了圣保罗转换断层中"地幔橄榄岩矿物碳化过程中"皂石和其他含镁集合体的形成。认为该断层是富含二氧化碳的热液流体的通道，而橄榄岩的碳化则可能成为排放二氧化碳的巨大的汇。研究人员在论文中认为，"低度熔化会产生富含不相容元素、挥发物，特别是二氧化碳的熔体，而在大洋转换断层处存在橄榄岩，这两种因素结合在一起，为广泛的矿物碳化创造了有利条件"。这些岩石是在 2017 年对该地区进行巡航时使用载人车辆采集的。找到并分析这些岩石"简直是梦想成真"。克莱因说："我们在12年前就预测到了碳酸盐改变的洋幔岩的存在，但我们在任何地方都找不到它们。我们曾前往该群岛探索低温热液活动，但都以失败告终。令人难以置信的是，我们竟然能在一个转换断层中找到这些岩石，因为我们是在寻找其他东西时偶然发现它们的。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

当地球变成冰川：科学家揭开7亿年前的气候之谜

当地球变成冰川：科学家揭开7亿年前的气候之谜 澳大利亚地质学家发现，加拿大的低火山二氧化碳排放量和岩石风化是 7 亿年前极端冰河时期背后的关键因素。他们的研究参考了南澳大利亚的板块构造模型和地质证据，揭示了地球的气候敏感性及其自然恒温机制，将地质气候变化的缓慢速度与人类活动驱动的快速变化进行了对比。资料来源：美国国家航空航天局该研究的主要作者、ARC未来研究员阿德里安娜-杜特凯维奇（Adriana Dutkiewicz）博士说："想象一下，地球几乎完全被冰雪覆盖。这就是大约7亿年前发生的事情；地球从两极到赤道被冰雪覆盖，气温骤降。然而，究竟是什么造成了这种情况，这一直是个悬而未决的问题。"澳大利亚弗林德斯山脉（Flinders Ranges）北部靠近阿卡鲁拉荒野保护区（Arkaroola Wilderness Sanctuary）的斯图特地层（Sturt Formation）冰川沉积物，距今约 7.17-664 亿年。研究第一作者、悉尼大学地球科学学院的 Adriana Dutkiewicz 博士指着厚厚的冰川沉积层。图片来源：Dietmar Müller 教授/悉尼大学"我们现在认为我们已经破解了这个谜团：历史上较低的火山二氧化碳排放量，得益于现在加拿大境内一大堆火山岩的风化；这是一个吸收大气二氧化碳的过程"。这个项目的灵感来自于这一时期古冰川留下的冰川碎屑，在南澳大利亚的弗林德斯山脉可以看到这些壮观的冰川碎屑。最近，由合著者之一、阿德莱德大学的艾伦-柯林斯教授（Alan Collins）率领，对山脉进行了一次地质实地考察，这促使研究小组利用悉尼大学的 EarthByte 计算机模型，对这一冰期的成因和持续时间之长进行了研究。7.17 亿年前到 6.6 亿年前，地球被冰雪覆盖这是一个长达 5700 万年的冰河时代。由 Adriana Dutkiewicz 博士和 Dietmar Müller 教授领导的悉尼大学地球科学家已经找到了可能的原因：大气中的火山二氧化碳含量达到了历史最低水平。这段视频显示了 8.5 亿年前到 5.4 亿年前大陆（灰色）和板块边界（橙色）的运动（雪花出现在"雪球地球"时期）。 图源：Ben Mather 和 Dietmar Müller/悉尼大学延长的冰河时期也被称为斯图尔特冰川期，是以 19 世纪欧洲殖民时期澳大利亚中部探险家查尔斯-斯图尔特的名字命名的，从 7.17 亿年前延续到 6.6 亿年前，这一时期远在恐龙和陆地上复杂植物生命出现之前。杜特凯维奇博士说："人们对这一极冰期的触发和结束提出了各种原因，但最神秘的是为什么它持续了5700万年这是我们人类难以想象的时间跨度"。研究小组回到板块构造模型，该模型显示了古代超大陆罗迪纳断裂后大陆和海洋盆地的演变过程。他们将其与一个计算机模型连接起来，该模型计算了大洋中脊沿线水下火山的二氧化碳脱气情况，大洋中脊是板块分叉和新洋壳诞生的地点。南澳大利亚弗林德斯山脉悉尼大学地球科学学院的 Adriana Dutkiewicz 博士。资料来源：悉尼大学他们很快意识到，斯图尔特冰期的开始正好与火山二氧化碳排放量的历史最低点相关。此外，在整个冰河时期，二氧化碳的外流量都保持在相对较低的水平。杜特凯维奇博士说："此时，地球上还没有多细胞动物或陆地植物。大气中的温室气体浓度几乎完全由火山排出的二氧化碳和硅酸盐岩风化过程决定，而风化过程会消耗二氧化碳。"合著者之一、悉尼大学的迪特玛-穆勒（Dietmar Müller）教授说："地质学在这一时期主宰着气候。我们认为斯图尔特冰期的到来是双重打击的结果：板块构造重组使火山脱气降到最低，同时加拿大的大陆火山区开始侵蚀，消耗大气中的二氧化碳。"弗林德斯山脉阿卡鲁拉荒野保护区方向的景色，约 7.17-664 亿年前斯图尔特冰川作用形成的斯图尔特地层冰川沉积物在照片左侧中间形成了一个突出的山脊。图片来源：Dietmar Müller 教授/悉尼大学"其结果是，大气中的二氧化碳下降到冰川期开始时的水平我们估计低于百万分之 200，不到今天水平的一半"。研究小组的工作提出了有关地球长远未来的有趣问题。最近的一个理论提出，在未来的2.5亿年里，地球将向Pangea Ultima演化，这是一个超级大陆，温度很高，哺乳动物可能会灭绝。然而，随着大陆碰撞的加剧和板块速度的减缓，地球目前也正处于火山二氧化碳排放量降低的轨迹上。因此，也许"潘吉亚终极"会再次变成雪球。Dutkiewicz 博士说："无论未来会发生什么，重要的是要注意，这里研究的地质气候变化发生得极其缓慢。据美国国家航空航天局（NASA）称，人类引起的气候变化的速度比我们以前看到的要快 10 倍。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：