位於(yu) 澳大利亞(ya) 海洋國家設施上探測南大洋上空空氣的氣溶膠過濾器采樣器。 （圖片來源：Kathryn Moore/科羅拉多州立大學）

美國科羅拉多州立大學傑出教授Sonia Kreidenweis和她的研究小組在首次測量南緯40度以南的南大洋生物氣溶膠組成的研究中，確定了一個(ge) 沒有因人類活動發生改變的大氣區域。

隸屬於(yu) 大氣科學部的Kreidenweis的研究小組發現，為(wei) 南大洋上空的低空雲(yun) 層提供養(yang) 分的邊界空氣是原始的，不含由人類活動產(chan) 生或從(cong) 遙遠的陸地輸送而來的氣溶膠顆粒。他們(men) 的研究結果發表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。

天氣和氣候是連接世界各個(ge) 地區的複雜過程，由於(yu) 人類活動導致氣候劇變，我們(men) 很難在地球上找到一個(ge) 不受人類影響的區域。Kreidenweis和她的研究團隊猜測，環繞南極洲的遙遠南大洋上空的空氣受到人類活動和大陸塵埃的影響最小。他們(men) 開始研究這些空氣中的物質及其來源。

“我們(men) 能夠利用南大洋上空的細菌作為(wei) 診斷工具，推測低層大氣的關(guan) 鍵特性。”這項研究的合著者，科研人員Thomas Hill如是說，“這些特性包括：控製南大洋雲(yun) 層性質的氣溶膠與(yu) 海洋生物過程密切相關(guan) ；南極洲似乎與(yu) 南部大陸向南擴散微生物和營養(yang) 物沉積隔離開來。總的來說，這表明南大洋是地球上少數幾個(ge) 受人類活動影響較小的地區之一。”

在國家自然科學基金資助的SOCRATES實地調查活動中，科學家兼合著者Paul DeMott收集了這些樣本。研究生Kathryn Moore乘坐“調查員”號科考船，在從(cong) 塔斯馬尼亞(ya) 島向南行駛至南極冰區邊緣時，對海洋邊界層（與(yu) 海洋直接接觸的大氣底部）的空氣進行了采樣。科研人員和第一作者Jun Uetake檢測了從(cong) 船上采集的空氣中微生物成分。大氣中充滿了這些微生物群，他們(men) 能憑借風傳(chuan) 播到數百至數千公裏之外。

通過DNA測序、來源追蹤和風回軌跡，Uetake確定了微生物的來源是海洋生物。細菌成分被劃分為(wei) 寬緯度帶，這表明來自邊遠大陸和人類活動產(chan) 生的氣溶膠，比如因土地利用變化導致的汙染和土壤流失，並沒有南下進入南極的空氣。

這些結果與(yu) 其他所有來自亞(ya) 熱帶和北半球海洋的研究結果相悖，後者發現大多數微生物來自大陸的逆風區域。植物和土壤是冰核粒子的主要來源，這些粒子會(hui) 導致過冷雲(yun) 滴的凍結。這一過程降低雲(yun) 層反射並增加降雨量，同時增強到達地表陽光強度以及改變地球的輻射平衡。

在南大洋上空，海水噴濺所釋放的物質是形成液態雲(yun) 滴的主要物質。海水中冰核粒子很少見，南大洋上空的冰核粒子濃度全球最低。

南大洋上空的空氣非常純淨，幾乎沒有可供利用的DNA。Hill將他們(men) 實驗成果的高標準歸功於(yu) Uetake和Moore幹淨的實驗室過程。

Hill說：“在實驗的每個(ge) 階段，Jun和Kathryn都把樣本當作珍貴的物品輕拿輕放，用防塵技術以免實驗室和試劑中的細菌DNA受汙染。”

作者：Jayme Deloss Colorado State University

翻譯：顧瑀鳴

審校：黃薇

引進來源：科羅拉多州立大學

引進鏈接：https://phys.org/news/2020-06-atmospheric-scientists-cleanest-air-earth.html


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