研究发现，粘稠的海冰可以输送更多的碳

深海里的雪从来没有停止过。落在海洋中的雪类型被称为海洋雪，与落在陆地上的柔软的几何奇观有很大不同。海洋雪是指从浅滩落下的小块有机和无机碎屑——比如粘液、纸、泥土、死亡的浮游生物等。

当它们从海面沉入海底时，会带走大量的碳。科学家估计，海冰每年从地球表面输送超过 10 十亿吨的碳。然而，据信只有 20 亿吨的下沉量足以维持数百至数千年。

科学家们长期以来一直想知道哪些因素限制了碳循环的这一重要部分。现在，圣地亚哥斯克里普斯海洋学研究所和林肯大学的科学家最近发现了造成这种差异的原因。

他们的新研究于 10 月 8 日发表在《科学》杂志上，发现海冰的粘度会影响其破裂的速度和下沉的距离，这些因素会影响有多少碳被输送到深海。他们发现，海冰向深海输送的碳量不到粘性颗粒的六倍。

这是科学家第一次研究与海冰或任何粘液的物理结构相互作用的活细菌。然而，这些类型的相互作用对于维持地球上生命的健康至关重要，因为珊瑚礁、海带森林、陆地植物的根系以及动物和人类的消化系统都依赖于粘液和细菌之间的相互作用。这项新研究的研究人员表示，他们的发现和粘液成像的新方法将帮助科学家研究粘液中细菌的行为。

粘液科学的这一突破始于 2021 年，当时斯克里普斯海洋学的博士后学者布莱斯·英曼 (Bryce Inman) 开始寻找一种可视化他所谓的“muscocafe”的方法。

英曼说：“从来不可能观察到单个细菌与粘液物理结构的相互作用。”

因此，四年来，英曼和他的同事，包括微生物学家、斯克里普斯大学名誉教授法鲁克·阿扎姆（Farooq Azam），试图让这一切成为可能。直到 2025 年，他们终于找到了让它发挥作用的方法。

通过结合 3D 共焦显微镜和特殊荧光分子，研究人员能够绘制各个海冰块的“物理地形”，并观察细菌如何与其相互作用。

能够看到单个细菌和所有海雪簇，使研究人员能够了解细菌如何影响雪的结构，尤其是其粘度。

与地球上的雪一样，海洋雪中没有两个颗粒是相同的。它们都由有机和无机分子的不同组合组成，其厚度不同。

使用他们的新方法（在《自然通讯》的一篇随附论文中详细介绍），研究人员能够确定细菌可以比粘性较大的区域更深入地在海冰表面附近的粘性较小的区域定植。

英曼说：“细菌可以粘附在每个颗粒的粘性较小的部分，但在将其分解之前，它们无法到达粘性较大的区域。” “把它想象成一只苹果虫：钻进果肉很容易，但咀嚼果核却很难”

在一系列实验室实验中，研究人员发现，更粘的海冰需要更长的时间才能分解和分解细菌。计算机模型还显示，海冰越粘稠，下沉得越深。英曼和他的同事们这么认为

高粘度海洋冰向深海输送的碳量是低粘度海洋冰的六倍。

英曼说：“海冰能下沉多深是一个令人惊讶的复杂问题，我们又为这个难题添加了另一块——一块非常厚的一块。”

英曼和他的同事的发现不仅有助于科学家研究地球的碳循环，而且有助于研究粘液在从人类健康到珊瑚礁恢复等各个方面的作用。

粘液、粘液，无论你想怎么称呼它，“都具有令人惊讶的结构，”英曼说。 “它有切口和裂缝以及所有这些我们确实不知道的比细菌更小的结构。这是我们第一次真正检查这个物理栖息地。”

西蒙斯基金会和工程与物理科学研究委员会为该项目提供了额外资金。