随着海冰浓度的涨落，与之相关的藻类以及它们留下的分子也随之变化。
这有助于科学家确定过去的气温，并了解当下的气候变化。
一项新研究表明，一种此前存在争议的分子可以作为重建海冰状况的可靠指标。
这项研究有助于理解当前正在发生的人为气候变化。
在发表于《自然·通讯》的研究中，研究人员表明，一种常见于高纬度海洋沉积物中的有机分子，即四不饱和烯酮（C37:4），是由一种或多种此前未知的冰栖藻类物种产生的。随着海冰浓度的涨落，与之相关的藻类以及它们留下的分子也随之变化。
“我们已经证明，这种分子是海冰浓度的有力指标，”该研究的第一作者、布朗大学博士生Karen Wang说。“通过分析不同年代沉积物中这种分子的浓度，我们有望重建海冰浓度随时间的变化。”
多年来，研究人员一直将其他类型的烯酮分子用作海表温度的指标。在不同温度下，生活在海面的藻类会产生数量不同的被称为C37:2和C37:3的烯酮。科学家可以利用海洋沉积物中这两种分子的比值来估算过去的温度。而本项新研究的焦点C37:4，长期以来被认为是温度测量中的一个小难题。它出现在更靠近北极地区采集的沉积物中，会扰乱C37:2/C37:3的比值。
“C37:4烯酮之所以广为人知，主要就是因为它会扰乱温度比值，”该项目的负责人、布朗大学地球、环境与行星科学系教授Yongsong Huang说。“没有人知道它从何而来，也不清楚它是否有任何用途。人们提出过一些理论，但没有人能确定。”
为了查明原因，研究人员对从北极各处冰封区域采集的、含有C37:4的沉积物和海水样本进行了研究。他们采用先进的DNA测序技术，鉴定样本中存在的生物。这项工作发现了隶属于等鞭金藻目（Isochrysidales）的、此前未知的藻类物种。随后，研究人员在实验室中培养了这些新物种，并证明它们确实是产生极高丰度C37:4的来源。
下一步是探究这些冰栖藻类留下的分子能否被用作可靠的海冰指标。为此，研究人员检测了北冰洋多个地点沉积岩芯中的C37:4浓度，这些地点靠近当今的海冰边缘。在近期历史中，这些地点的海冰已知对区域温度变化高度敏感。研究发现，C37:4浓度最高的时期，恰好是气候最寒冷、冰层最厚的时候。浓度最高的时段可追溯至新仙女木期，那是距今约12,000年前发生的一段极度寒冷且冰封的时期。研究还发现，当气候最温暖、冰层消退时，C37:4则非常稀少。
“我们通过这一新指标发现的相关性，远比人们使用的其他指标更为显著，”布朗大学环境与社会研究所研究员Huang说。“由于海冰建模是一个复杂的过程，任何相关性都不可能完美，但这大概已经是能达到的最强相关性了。”
研究人员表示，这一新指标相较于其他指标还具有一些额外优势。另一种重建海冰的方法，是寻找另一类名为硅藻的藻类的化石遗迹。但这种方法在时间越久远时越不可靠，因为化石分子可能会降解。而C37:4等分子往往保存得更为稳固，因此相较于其他方法，它们在重建深时气候方面可能更具优势。
研究人员计划进一步研究这些新的藻类物种，以更好地了解它们如何嵌入海冰之中，以及如何产生这种烯酮化合物。这些藻类似乎生活在海冰内部的卤水气泡和通道中，但它们也可能在冰融化后不久大量繁殖。了解这些动态过程将有助于研究人员更好地校准C37:4作为海冰指标的效果。
最终，研究人员希望这一新指标能够帮助人们更好地理解海冰随时间的动态变化。这些信息将改进对过去气候的模拟，从而为更准确地预测未来的气候变化提供帮助。
该研究得到了美国国家科学基金会的支持。
来源：布朗大学
