《自然.地球科学》——钕同位素揭示南极绕极流晚中新世起源之谜

原创 同位素地球化学 元素和同位素地球化学 2024-03-03 09:32 

在地球科学领域，南极环流（Antarctic Circumpolar Current, ACC）作为全球最重要的海洋环流之一，其形成和演化过程对理解地球气候系统的变迁具有至关重要的意义。近日，《自然·地球科学》发布的一项新研究为我们揭示了现代南极环流起源于晚中新世的重要证据，并借助钕同位素记录解析了这一关键演变历程。

南极环流以其巨大的规模和深远的影响横贯南太平洋、南大西洋和南印度洋，它在全球气候调节中发挥着核心作用，不仅影响大洋热力输送，决定海洋热量分布和二氧化碳吸收，还通过塑造南极地区的冰盖动态进而影响全球气候变化。科研团队由Dimitris Evangelinos、Johan Etourneau等国际知名学者组成，他们从沉积物岩心中提取了长达3100万年的钕同位素数据及可分级细粒记录。研究结果显示，在晚中新世降温事件之前，南极海域尚未形成类似当今的南极绕极流结构，这表明南极环流的现代特征并非直接源自始新世至渐新世过渡期（约3400万年前）南极海洋通道开启及其引发的南极大陆尺度冰盖扩张。更为重要的是，研究发现，自中中新世气候转型期（约1400万年前）以来，南极冰盖和海冰的持续扩张对南极环流的强化起到了决定性作用。随着冰盖扩张导致南极海域内密度梯度增强，以及南半球西风带强度的加剧，南极区域逐渐建立起贯穿南极、深入海底的强大且均质的环流系统。这一变化不仅重塑了全球大洋环流格局，还显著放大了新生代晚期全球气候的冷却趋势。这项研究成果以钕同位素为示踪剂，填补了我们对南极环流起源与演化的认知空白，为未来进一步探索地球气候变化机制提供了新的视角和理论依据。通过对南极环流历史变迁的研究，科学家们将能更准确地预测并应对全球气候变化所带来的挑战。

a, 南大洋当前流速图以及我们的研究站点位置（黄色点）：DSDP 278和ODP 744。更暖的红色代表更高的流速。b, 南极绕极流（ACC）前缘（平均位置），亚南极锋（黄色）、极锋（红色）和南ACC锋（蓝色）。有关各站点信息及参考文献，请参阅扩展数据图6。DP，德雷克海峡；TG，塔斯曼尼亚通道；KP，凯尔盖朗高原；MR，麦夸里脊。b部分中关于ACC前缘、亚南极锋、极锋和南ACC锋的数据来自参考文献48。a部分改编自参考文献1，已获得Springer Nature Limited许可。更多信息，请阅读原文：

Evangelinos, D., Etourneau, J., Escutia, C., … (2024). Late Miocene onset of the modern Antarctic Circumpolar Current. Nature Geoscience, 17(1), 165–170.

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