中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所副研究員王志兵、研究員韋剛健團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所研究員鄒亮等科研人員，研究揭示了深海氧化沉積物在全球鉬（Mo）循環(huán)中扮演的關(guān)鍵角色。11月18日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。
海洋Mo同位素質(zhì)量平衡的最新模型。研究團(tuán)隊(duì)供圖
地球大氣和海洋中氧氣含量從近乎為零逐步攀升至接近現(xiàn)代水平，這一過(guò)程是地球形成宜居環(huán)境以及生命得以演化的重要基石。準(zhǔn)確重建地質(zhì)歷史時(shí)期海洋與大氣的氧氣含量，一直是地球科學(xué)領(lǐng)域的前沿課題。Mo作為一種對(duì)氧化還原條件極為敏感的元素，其同位素組成被廣泛視為追溯古海洋氧化還原歷史的“地球化學(xué)密碼”。然而，要精準(zhǔn)解讀這一密碼，首要任務(wù)是厘清現(xiàn)代海洋中Mo的來(lái)源、去向以及同位素平衡機(jī)制。
長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界普遍將鐵錳結(jié)殼和結(jié)核作為整個(gè)海洋氧化沉積物Mo同位素特征的代表。但實(shí)際上，這類(lèi)沉積物在海洋氧化沉積物總量中僅占極小比例，而分布更為廣泛、數(shù)量更為龐大的則是富含鐵錳（氫）氧化物的深海沉積物。此前忽略這一主體部分的同位素特征，導(dǎo)致全球Mo同位素收支平衡出現(xiàn)明顯偏差。
為解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)選取西太平洋兩個(gè)深海沉積巖芯展開(kāi)了系統(tǒng)研究。他們發(fā)現(xiàn)，這些沉積物中的δ98Mo值處于-0.55‰至0.19‰的區(qū)間，顯著高于鐵錳結(jié)殼與結(jié)核的典型值（-0.70‰）。更為關(guān)鍵的是，巖芯中Mo同位素組成隨深度增加呈現(xiàn)出明顯的升高趨勢(shì)，并且這種變化規(guī)律與太平洋其他海域的觀測(cè)結(jié)果高度相似，暗示該現(xiàn)象可能具有全球普遍性。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步結(jié)合金屬元素比值變化深入分析，提出這種垂直變化可能是由底層海水中的Mo向沉積物中滲透，并在沉積柱內(nèi)發(fā)生再循環(huán)過(guò)程所驅(qū)動(dòng)的。這一發(fā)現(xiàn)極大地深化了我們對(duì)海洋Mo遷移行為的理解。
基于新獲取的數(shù)據(jù)以及已發(fā)表的全球數(shù)據(jù)集，研究團(tuán)隊(duì)重新估算了全球氧化性沉積物對(duì)Mo的輸出通量及其同位素組成，并據(jù)此對(duì)全球Mo同位素質(zhì)量平衡模型進(jìn)行了修正。計(jì)算結(jié)果表明，該通量高達(dá)1.52×108摩爾/年，是此前認(rèn)知的兩倍以上，占整個(gè)海洋Mo輸出總量的45%，成為全球海洋中最重要的Mo“沉淀池”，其對(duì)應(yīng)的同位素值為-0.09±0.23‰。
更新后的模型顯示，以往研究可能顯著高估了地質(zhì)歷史時(shí)期——如古元古代、寒武紀(jì)、早侏羅世以及二疊-三疊紀(jì)交界等階段——全球海洋中“硫化缺氧”海盆的分布范圍。這意味著，遠(yuǎn)古海洋的“透氣性”可能比我們過(guò)去想象的更好，整體環(huán)境也更有益于早期生命的演化與繁盛。地球氧氣含量的變化直接推動(dòng)了生命的演化和大爆發(fā)（如寒武紀(jì)生命大爆發(fā)），而這項(xiàng)研究或許能為我們更清晰地勾勒出生命演化的背景舞臺(tái)，為解答“生命從何而來(lái)”這一深層次的科學(xué)問(wèn)題提供關(guān)鍵線索。
該研究顯著提升了我們基于地球化學(xué)指標(biāo)反演地球歷史環(huán)境變化的精度，為理解地球宜居性的演化歷程以及應(yīng)對(duì)未來(lái)環(huán)境變化提供了全新的科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65006-5
本文鏈接：新研究重塑全球海洋鉬循環(huán)認(rèn)知格局http://www.sq15.cn/show-11-28436-0.html
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