差千分之0.3 (The 0.3‰ difference)

文摘   科学   2024-03-16 08:01   江苏  

来源:【高维度稳定同位素】公众号(ID:HDStableIsotope)

我博士期间的实验大多是在美国华盛顿特区的地球物理实验室 (The Geophysical Laboratory) Doug Rumble的同位素实验室做的 (2020 年the Geophysical Laboratory 与地磁研究中心合并成为the Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science)。1996年的某个长周末,Doug来办公室加班,因为他实验室与芝加哥Bob Clayton实验室测出来的叁氧同位素数据差了千分之0.3 (0.3‰)。记得我们在质谱仪旁等数据的时候,他说,“跟Bob合作是不能马虎的,我必须搞清楚是什么原因导致两个实验室数据差了千分之0.3”。

后来我没有追问他的结果。一来我自己处于高压下,因为我只能利用长周末才能从Princeton驱车来Doug的实验室做实验,这三天不能出错,出了问题还没人可问。二来我只测δ18O,不测叁氧,我还没有能力去鉴别差0.3‰是否值得大惊小怪。

1999年Boaz Luz等在Nature上报道了大气氧气相对于地球上岩石的叁氧值有-0.3‰的偏差 (Luz et al., 1999)。他们认为这偏差来源于平流层O3-CO2-O2的交换反应。

后面的几年人们对这种解释持怀疑态度,包括我自己。主要是因为这0.3‰太小,加上这么正的大气氧气的δ18O值 (~24‰),也许用不同的斜率算一下就没了。因为大家真不知道该用哪个斜率,加上大气过程有多个基元步骤的叠加,不确定性很大。

直到2007年,我测到了6亿多年前雪球事件后很负的叁氧异常值,才开始对这千分之0.3认真起来。这才有了后来的一系列让人兴奋的发现 (Bao et al., 2009; Bao et al., 2008)。

现在想来,那0.3‰的不同很可能是因为Bob Clayton用的标样是硅酸盐矿物提取的氧气而Doug Rumble用的是买来的钢瓶里的大气氧气。

如果1996年我在Doug Rumble的实验室比较闲,如果我叁氧“触角”的灵敏度在0.05‰左右 (都没必要达到曹晓斌现在的0.004‰),我和我们的科学旅程就可能会改写 (哈哈,改写的不一定是更好的)

Xianlin campus, Nanjing University, March 2024. Photo credit: Huiming Bao.

原创:鲍惠铭

出品:高维度稳定同位素

编辑:商艳凯

监制:鲍惠铭
References: 

Bao, H., Fairchild, I. J., Wynn, P. M., and Spötl, C., 2009, Stretching the Envelope of Past Surface Environments: Neoproterozoic Glacial Lakes from Svalbard: Science, v. 323, no. 5910, p. 119-122.

Bao, H., Lyons, J. R., and Zhou, C., 2008, Triple oxygen isotope evidence for elevated CO2 levels after a Neoproterozoic glaciation: Nature, v. 453, no. 7194, p. 504-506.

Luz, B., Barkan, E., Bender, M. L., Thiemens, M. H., and Boering, K. A., 1999, Triple-isotope composition of atmospheric oxygen as a tracer of biosphere productivity: Nature, v. 400, no. 6744, p. 547-550.
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