跨大西洋飛行可能會將撒哈拉塵埃變成關鍵的海洋營養物

一項新的研究表明，隨著撒哈拉沙漠的塵埃吹過大西洋數千公里，它對海洋微生物的營養逐漸增加。

大氣中的化學反應會侵蝕灰塵中的鐵礦物質，使它們更易溶於水，並為人體創造重要的營養源。缺鐵的海洋, 研究人員9月20日報告在海洋科學前沿。

塵埃雲落在大西洋上可以產生浮游植物大量繁殖加州大學河濱分校的生物地球化學家蒂莫西·萊昂斯說，它們支持海洋生態系統。 “鐵對生命極其重要，”他說。浮游植物在光合作用過程中需要將二氧化碳轉化為糖。

通過進一步研究大氣中的灰塵輸送和化學反應，科學家可以更好地理解為什麼部分海洋是浮游植物和魚類的生物熱點。

每年有超過 2.4 億噸的撒哈拉沙塵飄過大西洋。在百慕大、巴哈馬和其他島嶼一樣，它使土壤變紅。但其中大部分沉積在海洋上，為那些距離陸地太遠而無法從河流獲取鐵的地區提供了主要的鐵來源。

里昂和當時也在加州大學河濱分校的海洋地質學家傑里米·歐文斯著手回答另一個不同的塵埃問題：在過去 12 萬年裡，大西洋上沉降的塵埃類型是否發生了變化？他們分析了從泥濘海底採集的四個岩心中的塵埃礦物，其中兩個位於非洲附近的東大西洋，兩個來自北美附近的更西邊。

他們的發現引發了不同的調查。

在世界各地的灰塵和土壤中，大約 40% 的鐵通常存在於黃鐵礦或碳酸鹽等“活性”礦物質中。這種鐵可以被弱酸分解，並有可能被生命所利用。在大西洋底部的岩芯樣本中，從更遠的西部採集的塵埃礦物中，只有約 9% 的鐵是由活性鐵礦物組成，而從更靠近非洲的塵埃礦物中，這一比例約為 18%。萊昂斯說，這是“一個巨大的驚喜”。

他和現在塔拉哈西佛羅里達州立大學的歐文斯得出的結論是，在塵埃幾天的跨大西洋飛行過程中，越來越多的活性鐵被改變——受到酸和紫外線輻射的攻擊，從而撬開了礦物質。

萊昂斯說，“光化學轉化往往會使鐵更易溶於水”。當這種經過修飾的鐵隨後沉入海洋時，它會溶解並被浮游植物吞噬。唯一能夠到達海底的活性鐵是在航空運輸過程中沒有發生改變，並且後來也沒有被吞噬的物質。他們的結果表明，沙漠塵埃飛得越遠，留下的鐵就越少。

通過產生浮游植物大量繁殖，灰塵中的鐵還可以滋養小魚和其他以浮游生物為食的動物，以及以食草動物為食的掠食者。最近的一項研究表明，大西洋鰹魚是一種重要的經濟魚類，被撒哈拉塵埃落定的地區所吸引。

新的結果是合理的，因為先前的研究表明康奈爾大學研究灰塵的大氣科學家娜塔莉·馬霍瓦爾德 (Natalie Mahowald) 表示，鐵礦物質會在大氣中發生反應。她說，他們的結論“與我認為正在發生的事情一致”。

但她指出，撒哈拉沙漠的塵埃並不是鐵的唯一可能來源：她說，這些樣本來自大西洋北部足夠遠的地方，其中一些鐵可能來自煙霧，來自過去 12 萬年北美野火的煙霧。

查明深埋在海底的灰塵來源可能具有挑戰性。但歐文斯和萊昂斯試圖通過測量樣品中鐵與鋁的比率以及輕鐵原子與重鐵原子的比率來識別灰塵的指紋。他們發現，這兩項測量結果與來自撒哈拉沙漠的灰塵種類大致一致。未來也許可以分析大西洋更多地點的沉積物，從而更清楚地了解灰塵如何吹過海洋並發生化學變化。