新利体育竞技BGS实验室聚光点:同位素记录气候和环境变化

上头国家环境同位素设施新利体育竞技UKRI/NERC设施BGS Keyworth最近交付一个新的同位素拉子质谱仪测量极小(微量)化石碳酸盐样本中的氧和碳同位素工具帮助科学家解答气候和环境变化基本问题

最新证据发布评估报告从政府间气候变化问题小组证实人类活动正在令地球变暖环境变化速度和规模对变暖反应快速、广度和前所未有透视先前气候和环境变化类型、速率和成因并超出工具记录对使我们能够准确预测未来对气候的影响至关紧要

理解过去气候的一个重要组成部分是生成强健数据,使科学家能够调查环境对千百至千百年地球气候变化的反应Palao气候档案-例如海洋湖沉积、洞穴和珊瑚-可用于重建世界环境如何受过去地质变化影响提供重要信息以更好地预测未来气候路径

同位素如何帮助破解过去环境变化和气候变化历史

举氧气为例99.7%以上的氧原子含有8质子和8中子,使氧原子总质量为16微小量氧原子增加2个中子,重达18这两大稳定氧同位素¹⁶和O^18号O.

水分子含有一氧二氢原子:H₂O.通过自然过程,例如当水从海洋蒸发成全球水循环的一部分时,原子质量差¹⁶和O^18号O引起可测量比例变化^18号O比较¹⁶O.水分子含H₂^18号O变重难蒸发H优先转移₂¹⁶O从大洋到大气产生,离开海洋带更多H₂^18号O.

蒸发水运到极地 降水或雪时 冰封华府¹⁶O锁住不回海地质时段大冰原积聚量不断增加¹⁶O类,导致全球海洋相对更多^18号O.无法测量数千至数以百万计年间直接发生的同位素变化,但我们可以使用含有海洋氧同位素比的自然素材从地质时间的不同点算出

有些海洋生物活生生地生长贝壳个人死后,壳可以保存在海底的沉积中,不同于死后腐烂体软部分外壳用碳酸钙制成₃和数量^18号和O¹⁶嵌入外壳的O直接连接到海洋水中生物存续期间的氧同位素平衡随时间推移,许多贝壳聚集在海底层上层,捕捉相对比例^18号O比较¹⁶O大海氧同位素组成海水变化(例如,由于不同的全球气候状态)时,移位从贝壳中捕捉并反映在沉积中

可提取、净化并测量海洋沉积时间顺序核心发现的化石壳中的氧同位素测量帮助重构氧同位素 并推延气候随时间演化被称为seropy记录,因为海洋壳的氧同位素组成被用作全球气候条件变化的代理物

微尺度测量氧同位素

同位素质谱计使我们能够非常精确测量各种材料中特定元素的不同同位素相对比自然档案中,这可能是为了解释过去的气候和环境变化

微小样本重达10千兆赫-例如单微信箱即裸眼可见-转入玻璃小瓶药瓶密封后放入热块同时质谱计校准要做到这一点,我们先引入参考气比较样本引用气体已知同位素组成,因此可用以表示质谱计对比引用气体,我们可以计算样本中的同位素比

等确信工具正确工作后,我们设置它运行运行从针插进装有样本的小瓶开始针多孔,可执行多项函数而无需去除并重新插入针头第一个洞抽出空气并制造真空后喷射非常干净磷酸₃PO语言₄插进小瓶二洞酸溶解样本并释放二氧化碳₂内含针不需去除,反应可不与采样气体混合产生大气气体光谱计完全自动化并允许我们夜间运行多达40个样本

完全响应后,解放型油气跨过“冷指”,它捕捉水和解放型任何其他气体这种方法确保测量中不包含杂质质谱仪测量CO₂样本内有同位素组成,可转换成原碳酸钙同位素组成

归根结底,同位素组成可以告诉我们最近过去的气候变化和深地质时间这有助于我们准确预测未来气候影响并解答气候和环境变化重要问题