碳?xì)浠衔锏耐凰亟M成就像指紋一樣。它們可以清楚地表明甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等碳?xì)浠衔锏男纬煞绞?。?dāng)碳?xì)浠衔锶紵龝r(shí)，會(huì)產(chǎn)生水和二氧化碳并釋放能量。包括原油和天然氣在內(nèi)的碳?xì)浠衔锸窃诟邷馗邏合碌牡刭|(zhì)時(shí)期形成的，研究人員最終可以根據(jù)其特定的同位素模式確定這一過程。
然而，在研究瓜伊馬斯盆地的樣本時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)了不符合眾所周知的形成途徑的同位素模式。在與研究船亞特蘭蒂斯號(hào)的幾次探險(xiǎn)中，使用載人潛水器 Alvin 收集樣品，因此可以精確定義采樣位置，同時(shí)測(cè)量海底的溫度。“在瓜伊馬斯盆地，有可能見證石油的形成，就好像它在延時(shí)一樣，”MARUM 的合著者弗洛倫斯·舒博茨博士解釋說。大量有機(jī)物質(zhì)以沉積物形式沉積在該盆地中，這些有機(jī)物質(zhì)又被熱液活動(dòng)迅速加熱，從而形成石油。與高壓和高溫下常規(guī)石油形成所需的數(shù)百萬年相比，這發(fā)生得非?？臁Ｅc該過程相反，瓜伊馬斯盆地邊緣的地質(zhì)活動(dòng)和沉積的生物材料的數(shù)量是碳?xì)浠衔锷傻闹饕蛩亍Ｒ虼?，盆的操作就像一個(gè)壓力鍋。由于這種獨(dú)特的特性，瓜伊馬斯盆地被研究人員認(rèn)為是沉積有機(jī)質(zhì)快速熱變化的模型區(qū)域。
“這些數(shù)據(jù)讓我們感到驚訝，因?yàn)槲覀儫o法用任何已知的機(jī)制來解釋它們。我們集思廣益，考慮了是什么讓這個(gè)系統(tǒng)如此特殊，以及在地下深處可能發(fā)生的哪些過程可能導(dǎo)致我們樣本中碳?xì)浠衔餁怏w的異常同位素模式，我們集思廣益，”第一作者宋敏博士解釋說。在此過程中，研究人員考慮了瓜伊馬斯盆地地下豐富的揮發(fā)性脂肪酸的作用，并進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。他們首次提出了氣體形成的替代途徑，這也解釋了在盆地地下觀察到的同位素特征。MARUM 研究員 Wolfgang Bach 教授的實(shí)驗(yàn)室模擬了熱液系統(tǒng)中存在的溫度和壓力。
舒博茨指出，這種對(duì)海底碳?xì)浠衔锾娲纬蛇^程的新解釋現(xiàn)在可以在其他地?zé)岷蜔嵋杭訜岢练e物系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)試。因此，這些結(jié)果對(duì) MARUM 的研究做出了重要貢獻(xiàn)。Min Song 在“海底-地球未知界面”卓越集群的同事以及國(guó)際合作伙伴，包括北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的 Andreas Teske 教授都參與了這項(xiàng)研究。“我們的發(fā)現(xiàn)為碳?xì)浠衔餁怏w中不尋常的同位素模式提供了令人信服的解釋，”聯(lián)合集群發(fā)言人兼研究負(fù)責(zé)人 Kai-Uwe Hinrichs 教授說。“這里的碳?xì)浠衔锊皇峭ㄟ^將較長(zhǎng)的化合物分解成較小的成分而形成的，而是由由較小的構(gòu)建塊生成。” 沒有微生物參與這個(gè)形成過程，這就是為什么這個(gè)過程屬于非生物形成的范疇。這些發(fā)現(xiàn)將有助于更好地了解海底的過程，尤其是碳流動(dòng)方面的過程。
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