在亞熱帶太平洋的深處，一種世界上壽命最長的動物一直在記錄著海洋的歷史。
這種生物被稱為夏威夷金珊瑚，生活在海面以下約 1300 英尺的樹狀珊瑚群中。科學家已經將它的骨骼碎片追溯到 3000 年前。
現在，科學家們正在利用這些透過一系列深海潛水採集到的碎片來證明，海洋化學成分的變化與氣候變化有關。
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“結果發現，我們的記錄中出現了非常明顯的變化，它大約在 150 年前開始，”歐文·舍伍德 (Owen Sherwood) 說，他是一名地質學家，曾在加州大學聖克魯茲分校做博士後研究這些珊瑚，現在在科羅拉多大學博爾德分校工作。
舍伍德繼續說道，這種變化“恰逢兩件大事。一是小冰河時期的結束，二是工業革命的開始。”
舍伍德和他的研究夥伴在《自然》雜誌上發表了一篇關於這項研究的文章，他們謹慎地指出，他們的研究無法區分這些變化是由於地球退出小冰河時期等自然氣候變化，還是人為造成的變暖所致。
勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學研究員，該論文的合著者湯姆·吉爾德森 (Tom Guilderson) 說：“我們無法回答這個問題。”
就像樹木隨著生長會增加生長年輪一樣，珊瑚也會隨著時間的推移在它們基於蛋白質的骨骼上增加層數。這些層中有什麼取決於它們食物中的成分。
舍伍德說：“這些珊瑚以從[海洋]表層降下來的顆粒為食，並將這些物質結合到它們的骨骼中。”
探索深海之謎
為了收集珊瑚樣本，吉爾德森乘坐由夏威夷海底研究實驗室操作的名為“雙魚座 4 號”和“雙魚座 5 號”的載人潛水器深入海底。像著名的潛水器阿爾文一樣，這些潛水器可以將乘客帶到深海。
吉爾德森說：“我們會沿著等高線追蹤以觀察特定深度水平的動物群，或者我們可以爬上峽谷、牆壁和懸崖，尋找已知有深海珊瑚存在的特定特徵。”
一旦發現有希望的樣本，飛行員就會用機械臂抓住它。科學家們會小心地收集大部分死珊瑚，儘管他們也會採集一些活體樣本。
然後，回到實驗室，研究人員會分析珊瑚骨骼的化學組成層。
在這種情況下，科學家們正在尋找的是兩種氮同位素比例的變化。
一種型別的同位素特徵表明氮主要來自海洋深處的上升流。科學家們推測，隨著海洋變暖，它變得更加分層，這可能會限制上升流的發生量。
這就是藍藻的用武之地。這些微生物生活在海洋表面，可以從大氣中吸收氮並將其轉化為硝酸鹽，這是一種浮游生物可以利用的形式。但是這種形式的氮的同位素特徵與來自海洋深處的氮的同位素特徵不同。
這就是舍伍德和吉爾德森在分析過去 1000 年夏威夷金珊瑚骨骼的化學組成時看到的明顯變化。大約在 150 年前，氮的來源，即浮游生物等主要生產者用作食物的氮，從海洋深處轉移到了大氣中。
食物鏈底層的變化
舍伍德說：“我們研究的突破性在於，食物鏈的底層發生了巨大的變化，這與這些氣候驅動因素相對應。”
舍伍德和吉爾德森看到這些變化的區域被稱為北太平洋亞熱帶環流，這是一個環形洋流區域，通常被稱為地球上最大的連續生態系統。
衛星觀測表明，這個環流和其他環流（旋轉洋流區域）一直在擴大，吉爾德森說，這項研究也支援這一發現。
他說：“環流[大小]的增加可能比人們之前認為的持續時間更長一些。”
儘管珊瑚骨骼成分的變化與小冰河時期的退出和工業革命的開始相關，但吉爾德森謹慎地指出，相關性並不等於因果關係。
研究人員還提出了氮同位素變化背後的另一種機制，即從亞洲吹來的灰塵為海洋中的藍藻施肥，導致它們增殖。
吉爾德森說，他預計，儘管這可能起到了一部分作用，但如果它更重要，那麼他們在珊瑚中看到的同位素趨勢就會有所不同。
吉爾德森說，為了確定人為引起的氣候變化是否是氮來源轉移的幕後黑手，科學家們將不得不執行包含溫室氣體升高水平的海洋環流模型，並將這些模型與沒有這些人為相關氣候變化的模型進行比較。
吉爾德森說，現在這項研究已經發表，他可以與一些同事討論進行這種型別的實驗。
舍伍德說，研究人員還計劃利用他們的樣本回溯到 1000 年前，看看他們是否能看到珊瑚骨骼化學成分的其他變化。
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