一项新研究发现，与130多年来的普遍看法相反，世界各地海洋的化学成分差异很大。
钙、镁和锶（Ca、Mg和Sr）都是海洋中的重要元素，参与多种生物和地质过程；对数千份样本的分析显示，这些元素的含量各不相同。
这一发现将促使科学家重新评估能够预测海洋温度等情况的模型。
海洋化学是由颗粒、离子和营养物质构成的复杂混合物。一个多世纪以来，科学家一直认为，某些离子比例在空间和时间上相对稳定。
然而，研究结果驳斥了这一长期以来的看法。
研究人员发现，海水中三种关键元素的比例因海域而异，这意味着科学家必须重新审视许多假设和模型。
钙、镁和锶（Ca、Mg和Sr）是海洋化学中的重要元素，参与多种生物和地质过程。例如，许多动物和微生物会利用钙构建自己的骨骼和贝壳。
这些元素通过河流和热液喷口等构造地质特征进入海洋。珊瑚、浮游生物等生物以及海洋沉积物会吸收这些元素。
现代海水成分的首次近似测定是在130多年前完成的。开展这项研究的科学家得出结论：尽管不同地点之间存在细微差异，但远洋海水中主要离子的比例几乎恒定。
此后，研究人员普遍接受了这一观点，而且这也合乎情理。鉴于这些海洋元素的周转速度很慢——以百万年计——科学家长期以来认为，这些离子的比例在很长时间内会保持相对稳定。
“这篇论文传达的核心信息是，我们必须重新审视这些比例，”加州大学圣塔芭芭拉分校生态学、进化与海洋生物学系教授兼副系主任德博拉·伊格莱西亚斯-罗德里格斯说。“我们不能再像过去那样，基本上只根据这些元素在海洋中的停留时间来作出假设。”
2010年，伊格莱西亚斯-罗德里格斯参加了一次在波克派恩深海平原开展的科研考察。该海域位于北大西洋海床、欧洲以西。她邀请了当时正在攻读博士学位的前学生马里奥·莱布拉托参与；莱布拉托是这篇论文的第一作者，论文发表于《美国国家科学院院刊》。
他们的研究分析了不同深度海水的化学成分。莱布拉托发现，样本中的Ca、Mg、5和Sr比例与他们的预期有显著偏差。这个发现令人感兴趣，但数据仅来自一个地点。
在接下来的九年里，莱布拉托汇编了这些元素比例的全球调查数据。包括伊格莱西亚斯-罗德里格斯在内的科学家，在79次航次中采集了1,100多份水样，采样深度从海面延伸至6,000米（19685英尺）。数据来自10个国家的14个生态系统。为确保一致性，所有样本都由同一人在同一个实验室处理。
该项目的结果推翻了这一领域沿用130年的海水化学假设，揭示这些离子的比例在不同海域之间差异显著。长期以来，科学家一直利用这些比例重建过去的海洋状况，例如海水温度。
“最主要的影响是，我们必须重新审视一直以来进行的古海洋重建，”伊格莱西亚斯-罗德里格斯说，“因为环境条件会显著影响这些比例，而这一点此前被忽视了。”
海洋学家不能再假设他们掌握的过去海洋化学数据能够代表整个海洋。如今已经明确，这些数据只能用于推断区域状况。
这一发现也对现代海洋科学有影响。海水中Mg与Ca的比例会影响动物贝壳的成分。例如，镁含量较高往往会使贝壳更容易溶解；随着二氧化碳浓度升高，海洋正逐渐变得更加酸性，贝壳溶解也因此成为持续存在的问题。
伊格莱西亚斯-罗德里格斯说：“从生物学角度来说，尽可能准确地确定这些比例非常重要。”
伊格莱西亚斯-罗德里格斯的最新项目聚焦于将岩石溶解应用为应对海洋酸化的方法。她正在研究如何利用橄榄石、碳酸盐岩等粉碎后的岩石降低海水酸度。
这种干预可能会改变水中的离子平衡，因此值得考虑。随着气候变化持续加剧，这种干预或许有助于在珊瑚礁等小范围区域控制酸度。
