通常情况下，深海海底呈白垩色般的白色。它在很大程度上由方解石（CaCO3）组成，而方解石由许多浮游生物和珊瑚的骨骼与贝壳形成。
海底在控制海洋酸化程度方面发挥着关键作用。方解石的溶解会中和二氧化碳的酸性，从而在此过程中防止海水变得过度酸化。
但如今，至少在北大西洋和南大洋等某些热点地区，海洋的白垩质海床正变得更加呈浑浊的棕色。由于人类活动，水中的二氧化碳浓度如此之高，海水如此酸化，以至于方解石正在直接溶解。
注定的未来
研究人员表示，他们认为今天所观察到的现象，只是未来海底最可能受到影响的一个预兆。
“由于二氧化碳需要数十年甚至数百年才能下沉至海底，因此人类活动产生的几乎所有二氧化碳仍停留在海洋表层，”第一作者奥利维耶·苏尔皮斯（Olivier Sulpis）说。他目前正在麦吉尔大学地球与行星科学系攻读博士学位。
“但在未来，二氧化碳将侵入深海，在海底上方扩散，并导致海底更多的方解石颗粒溶解，”苏尔皮斯说。
“目前二氧化碳排入大气的速度在地球历史上极为罕见，比至少自恐龙灭绝以来的任何时期都要快。而且其速度远超海洋自然机制的应对能力，因此人们担忧未来海洋酸化的程度，”他解释道。
实验室中的海洋
由于在深海进行测量既困难又昂贵，研究人员在实验室中建立了一组类似海床的微环境，重现了深海底层洋流、海水温度和化学成分以及沉积物组成。
这些实验帮助他们了解是什么因素控制海洋沉积物中方解石的溶解，并使他们能够精确量化其溶解速率与各种环境变量之间的函数关系。通过比较工业化前和当前的海底溶解速率，他们得以提取出总溶解速率中的人为因素部分。
正如气候变化不仅关乎北极熊，海洋酸化也不仅关乎珊瑚礁。
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海底洋流速度的估算数据来自一个高分辨率海洋模型，该模型由密歇根大学的物理海洋学家兼副教授布莱恩·阿比克（Brian Arbic）开发，其实验室前博士后研究员大卫·特罗斯曼（David Trossman）现任得克萨斯大学奥斯汀分校的研究助理。
“当大卫和我开发这些模拟时，我们根本没有想到它会应用于海底地质物质的溶解，”阿比克说。“这恰恰表明，科学研究有时会走上意想不到的弯路，并带来意想不到的回报。”
“正如气候变化不仅关乎北极熊，海洋酸化也不仅关乎珊瑚礁，”特罗斯曼补充道。“我们的研究表明，人类活动的影响已在许多地区一直延伸至海底，由此导致的这些地区酸化加剧，可能会影响我们理解地球气候历史的能力。”
“这项研究表明，人类活动正在溶解海底的地质记录，”阿比克说。“这一点很重要，因为地质记录为自然变化和人为变化提供了证据。”
在未来的工作中，研究人员计划研究在各种潜在的未来二氧化碳排放情景下，这种深海海床的溶解在未来几个世纪可能如何演变。他们认为，科学家和政策制定者必须对人类引起的海洋酸化将如何长期影响海洋生态系统做出准确估计，这一点至关重要。
加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）和美国国家科学基金会资助了这项研究，研究成果发表于《美国国家科学院院刊》（美国国家科学院院刊）。
来源：麦吉尔大学
原始研究 DOI：10.1073/pnas.1804250115
