跨大西洋飞行可能会将撒哈拉尘埃变成关键的海洋营养物

一项新的研究表明，随着撒哈拉沙漠的尘埃吹过大西洋数千公里，它对海洋微生物的营养逐渐增加。

大气中的化学反应会侵蚀灰尘中的铁矿物质，使它们更易溶于水，并为人体创造重要的营养源。缺铁的海洋, 研究人员9月20日报告在海洋科学前沿。

尘埃云落在大西洋上可以产生浮游植物大量繁殖加州大学河滨分校的生物地球化学家蒂莫西·莱昂斯说，它们支持海洋生态系统。 “铁对生命极其重要，”他说。浮游植物在光合作用过程中需要将二氧化碳转化为糖。

通过进一步研究大气中的灰尘输送和化学反应，科学家可以更好地理解为什么部分海洋是浮游植物和鱼类的生物热点。

每年有超过 2.4 亿吨的撒哈拉沙尘飘过大西洋。在百慕大、巴哈马和其他岛屿一样，它使土壤变红。但其中大部分沉积在海洋上，为那些距离陆地太远而无法从河流获取铁的地区提供了主要的铁来源。

里昂和当时也在加州大学河滨分校的海洋地质学家杰里米·欧文斯着手回答另一个不同的尘埃问题：在过去 12 万年里，大西洋上沉降的尘埃类型是否发生了变化？他们分析了从泥泞海底采集的四个岩心中的尘埃矿物，其中两个位于非洲附近的东大西洋，两个来自北美附近的更西边。

他们的发现引发了不同的调查。

在世界各地的灰尘和土壤中，大约 40% 的铁通常存在于黄铁矿或碳酸盐等“活性”矿物质中。这种铁可以被弱酸分解，并有可能被生命所利用。在大西洋底部的岩芯样本中，从更远的西部采集的尘埃矿物中，只有约 9% 的铁是由活性铁矿物组成，而从更靠近非洲的尘埃矿物中，这一比例约为 18%。莱昂斯说，这是“一个巨大的惊喜”。

他和现在塔拉哈西佛罗里达州立大学的欧文斯得出的结论是，在尘埃几天的跨大西洋飞行过程中，越来越多的活性铁被改变——受到酸和紫外线辐射的攻击，从而撬开了矿物质。

莱昂斯说，“光化学转化往往会使铁更易溶于水”。当这种经过修饰的铁随后沉入海洋时，它会溶解并被浮游植物吞噬。唯一能够到达海底的活性铁是在航空运输过程中没有发生改变，并且后来也没有被吞噬的物质。他们的结果表明，沙漠尘埃飞得越远，留下的铁就越少。

通过产生浮游植物大量繁殖，灰尘中的铁还可以滋养小鱼和其他以浮游生物为食的动物，以及以食草动物为食的掠食者。最近的一项研究表明，大西洋鲣鱼是一种重要的经济鱼类，被撒哈拉尘埃落定的地区所吸引。

新的结果是合理的，因为先前的研究表明康奈尔大学研究灰尘的大气科学家娜塔莉·马霍瓦尔德 (Natalie Mahowald) 表示，铁矿物质会在大气中发生反应。她说，他们的结论“与我认为正在发生的事情一致”。

但她指出，撒哈拉沙漠的尘埃并不是铁的唯一可能来源：她说，这些样本来自大西洋北部足够远的地方，其中一些铁可能来自烟雾，来自过去 12 万年北美野火的烟雾。

查明深埋在海底的灰尘来源可能具有挑战性。但欧文斯和莱昂斯试图通过测量样品中铁与铝的比率以及轻铁原子与重铁原子的比率来识别灰尘的指纹。他们发现，这两项测量结果与来自撒哈拉沙漠的灰尘种类大致一致。未来也许可以分析大西洋更多地点的沉积物，从而更清楚地了解灰尘如何吹过海洋并发生化学变化。