近日，《科学进展》（Science Advances）在线发表了海洋与地球科学学院易亮及其合作者的研究论文“Plio-Pleistocene deep-sea ventilation in the eastern Pacific and potential linkages with Northern Hemisphere glaciation”，揭示了470万年以来南极水团变化在北半球冰盖发育过程中的可能作用。
南极底层水（水深通常大于~5000米）控制着全球大洋底层环境的变化。它不但为大洋底层水体提供了丰富的溶解氧，也在水体中封存了大量CO2，是全球气候变化的重要调节器之一。近年来的全球变暖导致了南极冰盖消融，也引发了南极底层水的减弱。然而，对于南极底层水的长期变化及其对全球气候环境的可能影响，认识并不清晰。
东太平洋深部广泛发育的多金属结核，其生长与富氧的南极底层水密切相关。该研究中，研究人员首先针对深海多金属结核研究中的难点——精确定年问题，创新性地应用磁场显微成像技术，将结核的定年精度提高至十微米级，为重建南极底层水的演化奠定了基础。
随后，通过5微米间距的元素地球化学扫描，建立了基于Ni、Mn、Cu元素特征的水体演化新指标，提出多金属结核的这些元素指标序列可以反映南极底层水的变化历史。基于此，研究人员发现，东太平洋底层海水含氧量呈现冰期（冷期）增加、间冰期（暖期）减少的特征，与大气CO2浓度变化相反。这一负相关关系说明南极底层水在冰期（冷期）时可能封存了大量CO2，进而对全球气候环境变化产生重要影响。
此外，该研究还识别出7次南极底层水的停滞事件（Ant_c1~c7），并与北半球冰盖发育的关键阶段（M2、NHG onset、MPT、MBE）一一对应。通过分析不同时期底层水停滞的可能机制，该研究推测：南极底层水的停滞可能联合北大西洋深层水的增强，共同为北半球冰盖发育的关键阶段（如体量增加或变化加剧）提供必要的水汽支持。
该项工作是国内外科学家共同合作的结果，合作单位包括广州海洋地质调查局、中国科学院、中国地质大学（武汉）、美国马萨诸塞大学、捷克查理大学、美国普渡大学等，易亮为论文的第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、中科院战略先导专项、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）等项目的资助。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1467