北冰洋与镭元素

海洋环境Ocean World2019
北冰洋与镭元素
撰文丨童国庆
丁厂!■究人员凯特刚睡了大约15分钟，就听彳l+-卜见科考船甲板上有喊：“北极熊！大P丿I北极熊！离我们大约100米！”
本想继续睡下去的凯特开始犹豫：返回实验室之前的休息时间是非常宝贵的，牺牲休息时间岀去看北极熊是否值得？犹豫没多久，凯特还是决定从船舱休息室的铺位上爬下来，为了避免头部被碰着，凯特尽量使用羊毛巾护着头，相机是在休息室，还是在实验室？该死，应该是在实验室，从科考船的休息室到实验室，凯特需要打开和关闭很多厚重金属的门才能到达。

当凯特来到甲板上的时候，甲板上已经站满了观看者，他们中很多是随船科学家和船员，北极熊并没有令人失望，她仔细地打量科考船足有一小时，呼吸着北极冰冷的空气.不
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时有白色的气体从鼻孔冒出，北极熊在雪地上打滚，然后悠闲地离开，消失在白色的地平线上。

现在凯特实在是太兴奋了，再也睡不着了。

北极科考途中偶遇北极熊的故事.充斥在凯特发回老家的电子邮件中，但这并不是凯特乘坐“荷利”号科考船进行为期65天旅行的原因。

北冰洋是一个特殊的海洋，但同时.北冰洋受气候变化的影响也非常独特：北冰洋气温的上升速度是世界其他地区的两倍，海冰消失明显，海冰消失对该地区造成的环境影响是深远的。

气候变化能够改变北冰洋的化学特性.这正是凯特这次科考的主要研究目标。

他的发现也是出人意料的：北冰洋海水中的化学成分变化非常快.这些变化表明，海洋和陆地相互作用，导致海洋化学要素呈现岀大尺度的变化，这些变化可能会影响到北冰洋的食物链.从微生物生命到北极熊等大型动物，都会受到影响，
大陆架的上方堆积着大量的泥沙，泥沙富含化学元素，不断地向上层的海水释放，这个过程就像包了茶的茶包一样，只是.茶包的释放是让水有茶叶的味道.而大陆架化学元素向海水的释放，则是让海水含有某种化学元素，化学元素的含量可能非常微小，只能用精密的化学仪器才能测岀：
在这个过程中.海滨、大陆架和海洋以复杂的方式相互作用.但是.气候变化会让这一切变得更加复杂融化的海冰使风更容易吹向海面，在大陆架的上方形成更高、更多的海浪，海水紊动性的增加，会加大对海岸线的侵蚀程度。

紊动的海水还会扰动海床的泥沙，更多的化学元素会被释放到海洋中，或者被海流带到海洋的其他区域。

为了预测这些变化如何影响北冰洋的化学组成，科学家需要测量这些复杂的相互作用，科学家需要发现一种能够监测这种变化的方
独特的海洋
在普通的世界地图上，北冰洋一般在地
图的顶部，构成北半球展开图上部蓝色的边界
线。

乍一看，北冰洋似乎与太平洋或者大西洋
差不多大小，实际上.北冰洋与它南部的这两
个邻居差别很大。

实际上，北冰洋只是一个小的海洋，其体
积只有太平洋的3%.北冰洋四周由陆地包围.
陆地向海洋沿伸.构成大面积的大陆架，大陆
架约占北冰洋一半的面积，这正是凯特选择北
冰洋作为研究对象的主要原因，为什么呢？因
为北冰洋周围的陆地以及大陆架对海洋的化学
特性有重要影响。

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法。

这并不容易做到，尤其是在一个大的大陆架海域，但是庆幸的是，凯特有自己独特的方法。

居里夫人的功劳
镭是天然形成的放射性化学元素，由居里夫人在1898年发现所有的泥沙、土壤和岩石都含有镭元素镭也能够溶解在盐水中，因此海水能够吸收来自大陆架的镭.这使得镭元素成为出色的跟踪元素，能够跟踪从陆地进入海洋的物质，目前，
科学家能够跟踪确
定海水中镭元素岀
自哪个大陆架以及
从什么时候开始离
开大陆架进入海洋
的。

科学家发现某
开放海域存在着高
浓度的镭.就可断
定该海域的海水最
近频繁地和大陆架
相互作用循着镭元素的踪迹，其他一些化学物质也会随镭元素一起被释放到海水中，这些物质包括生命所需要的营养物质。

镭元素是凯特的选择.但是很多“荷利”号科考船上的其他科学家则在研究其他化学物质，本次科考是国际“地球追踪”项目的一部分，旨在研究世界海洋的化学跟踪物质，以评估未来海洋化学变化的走向。

在2015年夏天长达2个多月的科考中，凯特沿着白令海峡收集海洋样本.横跨“楚科奇”大陆架，穿越西北冰洋，一路直达北极。

为了测量北冰洋海水中的镭.凯特使用一个水泵抽取海水，抽取海水的管子在船舷两侧伸入海洋，使用丙烯酸树脂的过滤器进行过滤，过滤器上涂抹了金属镒，使过滤器很快变黑.并生成毛状物质，看起来像是大猩猩的毛发，金属猛在这里所起的作用就像一块海绵，能够吸收过滤器屮的镭元素。

的增加测量的结果表明
大陆架信息
由于镭来源于大陆架，凯特希望在“楚科奇”大陆架发现高浓度的镭,但是，当他进行
样品分析时，却发
现北冰洋的中部有
更高浓度的镭，就
在北极附近凯特
本以为2015年发现
的镭元素含量.与
此前科学家在2007
年检测的结果类
似，但是，凯特却
惊奇地发现，北极
附近的镭元素含量
在这期间却有惊人
,2015年北极附近的镭元素的含量儿乎是2007年的2倍。

何以解释镭元素这种快速的增加呢？是什么力量将这么多的镭带到了北冰洋的中部？为了回答第二个问题，凯特详细研究了北冰洋的海流情况.最后将目光聚焦在“跨极地漂流”上，这是一股来自俄罗斯北部海岸线大陆架的海流，穿过北冰洋的中部，最后达到格陵兰岛的州来姆海峡最后凯特终于明白，北冰洋中部高浓度的镭确实来自大陆架.只不过并不是沿着他那次科考的路线.而是来自另外一条路线。

生物来源
镭并不能维持海洋的生命，但是镭来源的方向，正好也是维持海洋生命的营养物质来源的方向。

这些营养物质还包括一些金属物质.是海洋表层微生物赖以生存的物质.就像人体内血液需要铁元素输送氧气一样.海洋微生物需要金属物质维持机体的正常运转：北冰洋中部镭元素的增加表明，海洋中一定存在着其他物质或者元素的增加.这些物质或者元素有重要的生物作用。

北冰洋表层海水中生存的微小植物和动物，演化中正在努力适应减少的海冰，这种减少的海冰能够增加阳光的照射。

来自大陆架营养物质输入的改变.也会对这些微小生物产生影响一些生物物种在高营养物质和高金属含量的海水中变得更加繁盛.但是.另外一些倾向于生活在贫瘠条件的生物则可能会衰败Qd
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