"再绿化"的拯救：研究人员关注沙漠的碳捕获潜力

"再绿化"的拯救：研究人员关注沙漠的碳捕获潜力大气碳库（蓝色箭头）的年增长率是化石燃料排放（960亿吨碳）、土地利用变化（120亿吨碳）以及陆地（310亿吨碳）和海洋（290亿吨碳）碳库吸收碳的差值。此处仅显示陆地碳通量。图片来源：TrendsinPlantScience,Hirtetal.作者认为，我们可以通过对植物、土壤微生物和土壤类型的理想组合进行工程设计，促进一种名为草酸盐-碳酸盐途径的自然发生的生物地球化学过程，以创造地下碳汇，从而将干旱生态系统转变为具有改善土壤健康、提高光合效率和增加根系生物量的高效碳捕获系统。由资深作者、阿卜杜拉国王科技大学植物科学家赫里伯特-希特领导的研究小组写道："通过恢复生态系统功能（包括碳固存）来重新绿化沙漠，应该是首选方法。开垦干旱地区进行复绿和碳封存的优势在于，它们不会与用于农业和粮食生产的土地形成竞争"。草酸盐在固碳中的作用这种方法利用了适应干旱的植物产生草酸盐的特性--草酸盐是一种含碳和氧的离子，如果你不幸患有肾结石或痛风，你可能会对这种离子有所印象。一些土壤微生物将草酸盐作为唯一的碳源，并将碳酸盐分子排泄到土壤中。碳酸盐通常很快就会分解，但如果这些植物-微生物系统生长在碱性和富含钙的土壤中，碳酸盐就会与钙发生反应，形成稳定的碳酸钙沉淀。碳在大气、海洋和陆地生态系统之间自然循环，但人类的行为导致大气中积累了过量的二氧化碳。研究人员写道："......即使我们能够减少二氧化碳的排放，二氧化碳升高对气候的影响在至少1000年内仍将不可逆转，除非二氧化碳能够从大气中被封存。"干旱土地与树木的碳捕集对比树木被认为是碳捕集的理想系统，但植树造林直接与农业争夺耕地。相比之下，干旱地区约占陆地面积的三分之一，但不用于农业。目前，干旱生态系统支持的植物很少，缺水是最大的限制因素。然而，一些植物通过进化出不同的机制来应对缺水和极端温度，从而适应了干旱生活。一些适应干旱环境的植物拥有特殊的根系，可以深入土壤挖掘隐藏的水源，而另一些植物则利用不同形式的光合作用，在一天中最炎热的时候尽量减少水分的流失。还有一些植物，即所谓的"草酸盐"植物，会产生大量草酸盐，在干旱时可以将其转化为水。当草酸盐植物在特定条件下生长时，这些草酸盐中的部分碳会沉积在地下，成为碳沉积物，作者希望利用这种机制进行碳固存。作者写道："总的来说，在这种固碳形式中，每十六个光合固定碳原子中就有一个可能被固碳到碳酸盐中。"作者说，在干旱地区扩大这种自然发生的生物地球化学过程，可以将这些目前生产力低下和退化的生态系统转化为碳汇，使土壤和植物更加健康。他们建议从"肥力岛"开始，即一小块重新绿化的栖息地，植物和微生物可以从这里扩散开来，形成植被地毯。作者估计，这些方法可以在不到10年的时间内显著增加植物和土壤的固碳量。不过，他们指出，拟议方法的成功和速度将取决于植物的生长速度（在缺水条件下，植物的生长速度往往很慢），"......还将取决于在各个干旱国家应用这项技术的财政和政治手段"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388173.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388173.htm

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：SolvinZankl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（FriederKlein）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：NovusSelect《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（TimSchroeder）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420691.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420691.htm

苏必利尔湖神秘的硫循环：打开地球的历史之窗

苏必利尔湖神秘的硫循环：打开地球的历史之窗一项关于模仿远古地球海洋的苏必利尔湖硫循环的研究揭示了一种新的硫循环，强调了有机硫的作用。这一发现加深了我们对地球早期化学和微生物生命进化的了解。幸运的是，苏必利尔湖缺乏营养的水域为我们提供了一瞥过去的机会。菲利普斯曾是加州大学圣巴巴拉分校和明尼苏达大学德卢斯分校的博士后研究员，她表示，这是一个很好的窗口。她和合著者在湖中发现了一种新型硫循环。他们的研究结果发表在《湖沼学与海洋学》（LimnologyandOceanography）杂志上，重点关注有机硫化合物在这一生物地球化学循环中发挥的作用。了解硫酸盐和硫化氢硫酸根离子（SO4）是环境中最常见的硫形式，也是海水的主要成分。在缺乏氧气的海洋和湖泊底部，一些微生物通过将硫酸盐转化为硫化氢（H2S）来维持生计。硫化氢的去向很复杂：它可以在呼吸过程中被微生物迅速消耗掉，也可以在沉积物中保留数百万年。将硫酸盐转化为硫化氢是一种历史悠久的职业；基因组证据表明，微生物至少在30亿年前就开始这样做了。苏必利尔湖贫硫酸盐的水域可以让人们了解地球早期海洋的生物化学。图片来源：亚历山德拉-菲利普斯但科学家们认为，硫酸盐直到大约27亿至24亿年前才开始变得丰富，当时新进化的蓝藻的光合作用开始向海洋和大气中输送大量氧气。那么，这些远古微生物从哪里获得硫酸盐呢？亚历山德拉-菲利普斯（AlexandraPhillips）是一位海洋和气候科学家，精通海洋学、地球化学和地球生物学。她的研究重点是海洋和湖泊中的有机硫，以及社交媒体如何为STEM领域的女性树立多样化的榜样。菲利普斯还是一名科学传播者和政策官员。有机硫的意义为了解决这个难题，菲利普斯将目光转向了有机硫，即硫与碳化合物结合的分子。这些分子包括硫脂和含硫氨基酸。在现代海洋中，硫酸盐的含量几乎是有机硫的一百万倍。她说："但在一个硫酸盐含量并不高的系统中，突然间有机硫就变得重要多了。"资深作者、明尼苏达大学大湖天文台教授谢尔盖-卡特瑟夫（SergeiKatsev）说："长期以来，我们的思维都被从现代海洋中学到的知识所主导，因为现代海洋富含硫酸盐。Katsev是美国国家科学基金会资助项目的资深科学家。然而，要了解早期地球，就需要研究硫酸盐稀缺时出现的过程，而这正是有机硫能够改变整个范式的地方"。古代海洋的模型苏必利尔湖的硫酸盐含量非常低，几乎是现代海洋的千分之一。菲利普斯说："就硫酸盐而言，苏必利尔湖看起来更接近数十亿年前的海洋，可能有助于我们了解我们无法回到过去直接观察到的过程。早期海洋的硫酸盐含量非常低，因为可用于形成二氧化硫的游离氧要少得多。"大湖是古代海洋的模拟物，使菲利普斯能够看到硫循环在当时类似的化学条件下是如何进行的。她想到了三个问题：如果硫酸盐还原正在发生，是哪些微生物在起作用？如果有机硫为这一过程提供了燃料，那么微生物喜欢哪种类型的化合物？产生的硫化氢会发生什么变化？菲利普斯和她的合作者前往苏必利尔湖，追踪有机硫从源到汇的过程。研究小组从两个地点将水和沉积物样本带回实验室进行分析：一个地点的沉积物中有充足的氧气，另一个地点则没有。硫酸盐还原通常发生在环境缺氧的地方。氧气是一种很好的资源，因此生物在可能的情况下更愿意使用氧气而不是硫酸盐。研究小组利用散弹枪元基因组学寻找带有参与硫酸盐还原基因的微生物。他们在沉积物中硫酸盐含量达到峰值的地层中发现了大量微生物。他们总共发现了八个硫酸盐还原类群。调查有机硫偏好研究人员随后开始确定微生物偏好哪种有机硫。他们为不同的微生物群落提供了不同形式的有机硫，并观察了结果。作者发现，微生物产生的大部分硫酸盐来自硫脂，而不是硫氨基酸。虽然这个过程需要一些能量，但比微生物随后将硫酸盐还原成硫化氢所获得的能量要少得多。硫脂不仅是这一过程的首选，而且在沉积物中也更为丰富。硫脂是由其他微生物群落产生的，它们死亡后会漂到湖底。在回答了"谁"和"如何"的问题后，菲利普斯将注意力转向了硫化氢的去向。在现代海洋中，硫化氢可与铁反应生成黄铁矿。但它也能与有机分子发生反应，生成有机硫化合物。她说："我们发现，湖中有大量的有机物硫化，这着实让我们感到惊讶。有机硫不仅是硫循环的助推源，也是硫化氢的最终汇。新颖的硫循环这种循环--从有机硫到硫酸盐再到硫化氢--对研究人员来说是全新的。菲利普斯说："研究水生系统的科学家需要开始把有机硫作为一个核心角色来考虑。这些化合物可以在苏必利尔湖等营养贫乏的环境甚至远古海洋中推动硫循环。""在硫酸盐含量较高的系统中，这一过程可能也很重要。有机硫循环，就像我们在苏必利尔湖看到的那样，在海洋和淡水沉积物中可能无处不在。但在海洋中，硫酸盐的含量非常丰富，以至于它的行为掩盖了我们的大部分信号，"资深作者、加州大学圣巴巴拉分校生物地球化学家摩根-拉文（MorganRaven）说。"在低硫酸盐的苏必利尔湖工作，让我们看到了沉积有机硫循环的真正动态。有机硫似乎可以作为微生物群落的能量来源，并保存有机碳和分子化石。这些因素结合在一起，可以帮助科学家了解早期硫循环微生物的进化及其对地球化学的影响。"菲利普斯补充说，一些最早的生化反应可能涉及硫。"我们确信，硫在真正早期的新陈代谢中发挥了重要作用。更好地了解硫循环可以让人们了解早期生命形式是如何利用这种氧化还原化学反应的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398005.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398005.htm

新研究发现红树林和盐沼储存的碳比以前认为的多一倍

新研究发现红树林和盐沼储存的碳比以前认为的多一倍哥德堡大学海洋化学研究员GloriaReithmaier。图片来源：MichaelReithmaier哥德堡大学的一份新研究报告显示，气候减缓效果比以前想象的还要好。"我们在红树林和盐沼中发现了更多储存的碳。我们的新发现表明，大部分碳在潮水退去时以碳酸氢盐的形式输出到海洋中，并在海洋中溶解数千年。碳酸氢盐可以稳定pH值，减轻海洋酸化。"哥德堡大学海洋化学研究员GloriaReithmaier说："这一贡献以前一直被忽视。"碳酸氢盐是生态环境的重要组成部分，日常生活中我们主要将其用于发酵过程，在海洋中，碳酸盐和碳酸氢盐被用于构建贝壳和珊瑚骨骼。Reithmaier和她的同事们得到了来自12个不同国家的科学家的帮助，对全球45个红树林沼泽和16个盐沼的潮间带碳迁移进行了分析。当他们考虑到从生态系统向海洋输出的碳酸氢盐时，这些生态系统中的碳陷阱规模增加了一倍。"我们的研究结果表明，碳酸氢盐的输出量等于甚至超过了土壤中储存的碳量。因此，以前对这些蓝碳源的估计低估了红树林和盐沼在减缓气候变化方面的潜力，蓝碳生态系统在减缓气候变化方面比以前想象的更加有效。现在，保护和恢复红树林和盐沼生态系统变得更加重要"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424023.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424023.htm

新研究颠覆了我们对冰期频率的理解

新研究颠覆了我们对冰期频率的理解冰期是指地球气候的特点是温度低得多的时期，大面积的冰原和冰川覆盖了地球的大部分地区。这些冰期定期发生，最近的一次发生在更新世时代，从260万年前持续到大约11700年前。"在这项研究之前，人们都知道，在过去的一百万年里，全球冰量，包括南极洲的冰层，每10万年就会扩张和退缩一次。然而，这项研究显示，它们实际上更频繁地前进和后退--每4.1万年一次--直到至少40万年前，"他说。这项研究发表在《自然-地球科学》杂志上，是在Ohneiser博士为一个不同的项目从罗斯海取样的沉积物芯之后发生的，该项目旨在重建最后一个冰期后罗斯冰架的退缩。"这个6.2米长的岩芯在2003年被打捞出来，放在美国的一个档案馆里，但没有被进一步研究。我对它进行了取样，因为我期待着该岩芯能有一个跨越过去一万年左右的记录。我对岩心进行了古地磁分析，重建了地球磁场的变化，并发现了一个磁反转，显示它更古老，并有一个跨越100多万年的记录。"沉积和磁性矿物指标使Ohneiser博士能够重建罗斯冰架以及为该冰架提供支持的西南极冰原有多大。"来自冰架的冰山，其底部附着有沉积物和岩石。当冰山断裂时，它们会漂浮到海上，并在融化时掉下岩石和沉积物，如果冰层在岩心地点上方，这些岩石和沉积物也可能直接来自冰架。通过弄清这些碎片在不同时期在岩芯中的数量，我们可以建立一个关于冰原大小变化的图片。以前对冰期频率的理解是基于假设和不完整的数据集，但是在世界面临气候变化时，对它们的了解是很重要的。""南极洲的冰原有能力在未来几个世纪内使海平面大幅上升。古气候重建可以给我们提供线索，告诉我们冰原在大气中的二氧化碳水平增加时可能会有什么表现。由于冰原对任何气候变化的反应发生得非常缓慢，对过去冰原行为的重建提供了制约因素，即冰原有多大或多小，以及在不同的气候条件下它们退缩和重新生长的速度。这些重建提供了关于过去在人类开始扰乱大气层之前的冰原自然行为的基线信息"。Ohneiser博士认为，这项研究强调了新西兰在南极研究方面是如何发挥其优势的。新西兰是该领域的全球领导者--南极科学平台项目组不久将在南极洲西部冰盖接地线附近钻探沉积记录。这个由新西兰领导的探险队将是世界上有史以来最南部的沉积物钻探探险队。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339119.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339119.htm

可保存生物特征得关键矿物大丰收 NASA毅力号火星车获取到第21个岩心样本

可保存生物特征得关键矿物大丰收NASA毅力号火星车获取到第21个岩心样本Mastcam-Z拍摄的"间歇泉"彗核图像（第1088天，zcam05068）。在"毅力号"取芯钻头拍摄的这张图像中，可以看到部分被照亮的核心。彗核直径为1.3厘米。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU"本森峰"是以美国怀俄明州黄石国家公园的一座突出山峰命名的，而"彗星间歇泉"则是以黄石国家公园内的硅质烧结锥体间歇泉命名的。尽管这块岩石的来源仍在调查中，漫游者团队也在继续探索不同的假设，但这块岩芯特别令人兴奋，因为它似乎主要由两种矿物组成：碳酸盐和二氧化硅。碳酸盐和二氧化硅都是保存生物特征（古代生命迹象）的绝佳矿物。这些矿物还有可能记录它们形成时的环境条件，使它们成为了解数十亿年前杰泽罗陨石坑宜居性的重要矿物。这幅插图描绘了美国宇航局的"毅力号"漫游车用机械臂研究岩石的情景。图片来源：NASA/JPL-Caltech样本中碳酸盐的存在表明，水、二氧化碳和来自古老的杰泽罗陨石坑及其周围的岩石或沉积物的化学元素曾经在这里发生反应，形成碳酸盐。地球岩石记录中的碳酸盐矿物经常被用来重建古代气候--包括温度、降水和干旱等条件--以及生命的历史。同样，二氧化硅相也是在水与岩石或沉积物相互作用时形成的。二氧化硅的成分和结晶度可以揭示与水相互作用的程度，如风化的强度或持续时间以及形成过程中的压力/温度条件。在地球上，生物特征可以在碳酸盐和二氧化硅中保存数百万年，就二氧化硅而言，甚至可以保存数十亿年。我们所掌握的地球上生命的一些最古老的证据就来自于含有微生物细胞碎片的岩石，这些微生物细胞碎片被二氧化硅"永久矿化"，这是一种化石过程，它将远古生命的残留物固定在岩石中，并保护它们不被降解。因此，含有这些物质的岩石被认为是调查杰泽罗陨石坑是否曾经孕育过微生物生命的最优先样本之一。毅力号在本森峰采集的第21个岩心样本是一个重要的里程碑，它标志着收集到了一套科学多样的样本，并将作为火星样本送回任务的一部分最终送回地球。21号岩心已经装载完毕，"毅力"号正朝着下一个战略目标前进，即调查一个名为"光明天使"的地点，这是一个暴露在涅雷特瓦谷地古河道壁上的浅色露头。这一路上可能会遇到各种挑战，因为前方的地形到处都是尖锐的巨石和沙子，这对漫游车的自动导航系统来说是个难题。漫游者计划人员正在努力手动导航这些棘手的地形。与此同时，科学团队正热切地期待着"光明天使"的岩石可能蕴藏的秘密！编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428671.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428671.htm