尘埃在风中的史诗之旅往往以浮游生物的快乐而告终

一粒尘埃可以经历一次伟大的旅程。它从陆地开始，继续在空中飞行，风将尘埃颗粒吹得越来越高，越来越远。而且——至少对于某些尘埃颗粒来说——这段传奇可能会以落入距离其出发地数千英里的海水中而告终。

尘埃与地球上的沙子、天空和海洋有着内在联系。落入水中的颗粒物可以为海洋生物提供养分，从而形成大量藻类。科学家们正在进一步了解这一过程，但关于它是如何运作的，以及是否运作，仍有许多问题尚未解答。

在今天发表于《科学》杂志的一项新研究中，科学家们解答了一个先前的谜团。他们发现，灰尘越多，浮游植物的数量就越多。

俄勒冈州立大学植物学家、论文第一作者托比·韦斯特伯里 (Toby Westberry) 表示：“了解海洋的运作方式是我们研究的根本动机。海洋非常广阔，但在许多方面我们仍然知之甚少。”

世界上大部分的尘埃都是从沙漠开始的。风吹过沙地可能会带走一些细小的颗粒。沙子在一个地方停留的时间越长，这个地方产生的尘埃就越多：世界上最大的尘埃产生地位于北非：广阔的撒哈拉沙漠。

从那里开始，沙尘颗粒就成为世界风向的乘客。例如，北非的沙尘可能随西风飘向欧洲，也可能随信风从北非飘向大西洋。

不可避免的是，一些尘埃会顺着这条路径落入全球海洋，卸下它从沙漠中携带的“货物”——磷和铁等元素。大气层也不是惰性的，它会给空气中的颗粒物添加新的化学物质：当尘埃在地球对流层的天空中高高飘扬时，它会从周围的空气中吸收氮。当尘埃将这些氮和其他营养物质带到水中时，它们会促使浮游植物大量繁殖——将海洋染成绿色，改变海洋的颜色。

大气尘埃并非海洋植物的主要营养来源；科学家认为，海洋植物主要依靠海水从深海涌上来时产生的物质。但尘埃仍能留下痕迹——尤其是将铁元素输送到海洋中缺乏铁元素的地区。

科学家们密切关注尘埃颗粒，因为它们是铁的传递者。北卡罗来纳州立大学地球科学家道格拉斯·汉密尔顿 (Douglas Hamilton) 表示：“通常，当我们想到尘埃时，我们会立即将其与铁联系起来。”他不是这篇论文的作者。

关于这一过程，仍有许多问题尚未得到解答。灰尘在促进浮游植物生长方面究竟起着什么作用？不同类型的灰尘是否会导致浮游植物做出不同的反应？

最紧迫的是，科学家们并不知道这一过程在全球范围内是否有效。过去的研究表明，沙尘暴可能导致当地浮游植物大量繁殖；实验也表明，将铁元素倒入海水中会促进浮游植物生长。“我们已经做了这项工作，但这真的很重要吗？”汉密尔顿说。“我们认为确实如此……这在个别事件中得到了证实，但从未在全球范围内得到证实。”

这篇论文的作者试图回答这个问题。NASA 根据对地表温度随时间变化的观察，模拟了 2003 年至 2016 年大气中的尘埃流动。不出所料，模拟结果表明撒哈拉沙漠周围地区的尘埃更多：地中海、北大西洋和印度洋等海域。

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掌握了这些数据后，作者们开始研究同一时期的海洋卫星测量数据：具体来说，就是对海洋颜色的观察，这可能表明存在浮游植物。事实上，在模拟显示某些海域可能遭遇沙尘袭击后的几天里，浮游植物数量有所增加。

科学家们在全球各地都看到了类似的反应——但藻华的爆发程度并不总是相同的。在某些地区，灰尘增加导致浮游植物数量增加；在另一些地区，灰尘增加使浮游植物更健康，叶绿素更鲜艳。还有一些地区，灰尘似乎根本没有引起任何反应。

“为什么会这样？”韦斯特伯里想知道。“了解尘埃的矿物学——它由什么组成以及它携带什么营养物质——将有助于实现这一目标。”

灰尘并不是空投给浮游植物的唯一食物来源。火山爆发和野火都会喷出营养物质，进入海洋。“火山灰与灰尘不同，但输送的营养物质大致相同，”韦斯特伯里说。与此同时，科学家将澳大利亚的特大火灾与南太平洋下风处的浮游植物联系起来。在地球的另一端，北方森林的野火与北极周围的藻华有关。

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“这篇论文很棒，太棒了，”汉密尔顿说。“那么下一个问题是：那么，现在，所有这些其他的东西呢？它们又会产生什么影响？”未来的一个研究领域是人类活动，它导致了气候变化和野火。我们可能也是沙漠化的原因，我们制造了更多的沙子，让风吹走。而我们的工业活动——例如污染和化石燃料——也排放出了自身的颗粒物。科学家认为这些物质可能为浮游植物提供养分，但他们并不完全了解它在全球范围内是如何运作的，或者是否运作。

对科学家来说幸运的是，他们可能会看到自己的领域蓬勃发展。2024 年，NASA 将发射一颗名为 PACE 的卫星，专门用于观察海洋中的浮游植物。