科学探索|冰川的融化是导致大气中含氧量下降的原因之一冰川的融化是导致大气中含氧

在过去 80 万年时间里，冰川的不断融化是导致大气中氧气含量下降的原因之一。通过对南极冰层下 150 万年前的气泡分析，近日科学家终于得出了这样的结论。发表在《Science Advances》的地球化学研究的通讯作者、来自莱斯大学的 Yuzhen Yan 表示：“我们知道大气中的氧气水平在更新世（Pleistocene）晚期开始略有下降，看起来冰川可能与此有关” 。

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【科学探索|冰川的融化是导致大气中含氧量下降的原因之一】他继续表示：“冰川运动大约在同一时间变得更加广泛和激烈，而且有冰川研磨这一简单的事实增加了风化作用” 。风化是指分解岩石和矿物的物理和化学过程，而金属的氧化是其中最重要的。铁的生锈就是一个例子。红色的氧化铁在暴露于大气中的氧气（或称O2）的铁表面迅速形成。
莱斯大学地球、环境和行星科学系的博士后研究助理 Yan 表示：“当你把来自沉积库的新鲜晶体表面暴露在氧气中时，你会得到消耗氧气的风化作用” 。Yan说，冰川促进大气氧气消耗的另一种方式是通过暴露被埋藏了数百万年的有机碳。

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Yan 在普林斯顿大学 Michael Bender 和 John Higgins 实验室攻读博士学位期间，Yan 参与了由 Daniel Stolper（现在是加州大学伯克利分校的助理教授）领导的 2016 年研究，该研究利用冰芯中的气泡来显示地球大气中氧气的比例在过去80万年中下降了约 0.2% 。

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在《科学进展》的研究中，Yan、Higgins和来自俄勒冈州立大学、缅因大学和加州大学圣地亚哥分校的同事分析了较早的冰芯中的气泡，显示氧气的下降是在大约 100 万年前地球的冰川周期长度增加一倍多之后开始的。
地球今天所处的冰期始于大约270万年前。随后出现了几十个冰川周期。在每个周期中，冰盖交替增长，覆盖了地球的三分之一，然后向两极退去。每个周期持续了大约4万年，直到大约100万年前。大约在大气中的氧气开始下降的同时，冰川周期开始持续约10万年。
Yan 表示：“下降的原因是产生氧气的速度低于消耗氧气的速度。这就是我们所说的源（source）和汇（sink）。源是产生氧气的东西，而汇是消耗或拖累氧气的东西。在这项研究中，我们将下降解释为对氧气的拖累更强，意味着更多的被消耗” 。
Yan说，地球的生物圈并没有促成这种下降，因为它是平衡的，从大气中吸取的氧气和它产生的氧气一样多。在全球范围内，风化作用是最有可能消耗足够多的氧气来解释下降的地质过程，Yan及其同事考虑了风化作用增加的两种情况。
全球海平面在冰川前进时下降，在冰川后退时上升。当冰川周期的长度增加了一倍多，海平面的波动幅度也增加了一倍多。随着海岸线的推进，以前被水覆盖的土地将被暴露在大气中的氧气的氧化能力之下。