过去八次冰期循环中巴塔哥尼亚冰盖变动的海洋强迫

为何这片遥远冰区与我们息息相关

远离大城市，巴塔哥尼亚的冰川看似孤立，但它们在塑造地球气候方面发挥着超出体量的作用。本研究聚焦过去79万年间古老巴塔哥尼亚冰盖的涨落，展示了邻近海域的变化如何控制其规模。因为该冰盖还向南大洋输送尘埃，促进了海洋的施肥并帮助从大气中移除二氧化碳，了解它的行为有助于揭示海洋、风、冰与全球碳循环长期协同作用以致地球变冷或变暖的机制。

从海底泥沙读出过去

在多风的智利南部海岸边缘，科学家从海床钻取了一段250米长的沉积柱，位于旧巴塔哥尼亚冰盖西侧边缘附近的U1542站点。这层层累积的泥沙记录了过去八次冰期循环期间陆地与上覆海域发生的变化。研究组统计了由漂流冰带下落的粗矿物颗粒，并测定了来自陆生植物和土壤细菌的有机分子。这些证据共同构成了一本天然的日志，记载冰盖何时推进到陆架、何时后退，以及河流和冰川向海洋输送了多少陆源物质。

追踪冰盖的扩展与收缩节律

记录显示，在过去79万年里每一次主要冰期期间，巴塔哥尼亚冰盖都会扩张，将冰块推入太平洋，并把岩屑与有机物质输送到大陆坡。像今天这样的温暖间期里，这些冰山痕迹几乎消失，陆源分子降到极低水平，因为大部分沉积被沿海的深峡湾截留。当海平面下降、冰盖推进至陆架时，这些峡湾“储藏池”被冲破，既有新沉积也有此前积存的物质被冲入近海。因此，智利南部海域对冰盖向太平洋延伸的程度特别敏感。

海洋作为主控恒温器

通过将沉积记录与邻近东南太平洋的海表温度以及全球海平面和南极冰芯资料对比，作者发现海洋暖冷变化与巴塔哥尼亚冰盖的消长紧密对应。局部表层海水仅冷却几度的时期，常与更强的冰期推进和更多冰山物料出现在岩心中同时出现。相反，区域海洋变暖的时期，即便全球其他地区仍相对寒冷，冰盖也常发生后退。时间上的对应关系表明，太平洋温度的变化——受地球轨道缓慢摆动改变季节性日照的引导——往往在数千年前引发巴塔哥尼亚冰盖的转变。风和降雪显然也重要，但在这一海洋性环境中，海洋成为控制冰盖规模的主导因素。

尘埃、铁与全球气候的联结

当冰盖在安第斯山脉及周围平原上磨蚀时，会产生大量细小粉尘沉积。在许多冰期的高峰期，这些物质在山脉以东的干涸冲积平原上暴露，随后被强劲的西风吹向南大洋并飘落到南极上。其他研究表明，这些尘埃富含铁——一种能提升海洋生产力并促进大气二氧化碳移除的关键营养物质。来自巴塔哥尼亚太洋一侧的新记录与南太平洋与南大西洋沉积物以及南极冰芯中的显著尘埃脉冲相互印证，加强了巴塔哥尼亚冰川在冰期期间作为气候相关尘埃主要来源的观点。

古老冰盖对未来的启示

简而言之，这项工作表明，邻近海域温度的相对小幅变化就能将像巴塔哥尼亚这样濒临海洋的大型冰盖推向生长或消退。数十万年间，该冰盖的反复推进不仅改造了南美南部景观，还通过向南大洋输送富铁尘埃帮助冷却了地球。随着现代温室变暖加热了曾控制古冰盖的这些海域，巴塔哥尼亚现存的冰川已在迅速缩小。这项研究强调，当海洋、风与冰互相作用时，区域性变化可以波及全球气候系统。

引用: Rigalleau, V., Arz, H.W., Beech, N. et al. Oceanic forcing of patagonian ice sheet variability over the last eight glacial cycles. Commun Earth Environ 7, 302 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03387-1

关键词: 巴塔哥尼亚冰盖, 南大洋尘埃, 海表温度, 冰期循环, 铁肥作用