在深海的部分区域，海水中会出现类似“下雪”的景象。所谓“海洋雪”，是生物死亡与分解过程中产生的尘埃和碎屑聚集形成的颗粒物，可在海水中下落数公里，最终沉积于海底并在较长时间尺度上保存。

麻省理工学院（MIT）及其合作者最新研究发现，海洋雪在下沉过程中携带的微生物可能限制这些颗粒在溶解前能够到达的深度。研究团队指出，当细菌附着在海洋雪颗粒表面时，会侵蚀颗粒中的碳酸钙，而碳酸钙是帮助颗粒加速下沉的重要“压载物”。

相关成果发表于本周《美国国家科学院院刊》（PNAS）。研究人员表示，这一机制或可解释为何科学界长期在海洋浅层观测到碳酸钙溶解的迹象——按既有基于热力学的判断，在表层海水的温度与pH条件下，碳酸钙本不应轻易溶解，并应随颗粒下沉至1000米以上深度仍保持完整。研究同时提示，海洋从大气中封存碳的速度与效率可能需要在微观过程层面重新评估。

海洋雪被认为是海洋储存碳的重要载体之一。在海洋表层，浮游植物吸收大气中的二氧化碳并将其转化为多种形态的碳，其中包括碳酸钙——贝壳与珊瑚的主要成分。浮游植物死亡后，其碎片与其他有机物形成海洋雪下沉，若能抵达深海，所携带的碳可被埋藏并在数百年至数千年的时间尺度上锁定。

研究团队指出，细菌活动可能削弱这一自然封存过程。细菌在摄食颗粒有机物时会排出酸性代谢产物，促使颗粒中的无机碳酸钙溶解，进而降低颗粒密度并减缓下沉速度。颗粒在浅层停留时间越长，越可能被呼吸分解并释放二氧化碳至浅层海水，部分二氧化碳也可能重新进入大气。

MIT地球、大气与行星科学系副教授、气候项目任务主管安德鲁·巴宾（Andrew Babbin）在研究中表示，碳可能不会如预期那样下沉得“那么深或那么快”，在考虑应对大气中过量二氧化碳的方案时，需要纳入这些自然微生物机制及其反馈。

论文主要作者为前MIT博士后、现任罗格斯环境与生物科学学院海洋与沿海科学助理教授本尼迪克特·博勒（Benedict Boller）。合著者包括伍兹霍尔海洋研究所的亚当·苏哈斯（Adam Subhas）和马修·海登（Matthew Hayden），以及MIT可持续科学与战略中心首席研究科学家瑞安·伍斯利（Ryan Woosley）。

在实验设计上，研究人员合成了模拟海洋雪的颗粒，设置不同的碳酸钙与细菌浓度，并利用微流控芯片在不同流速条件下向颗粒周围注入海水，以模拟不同下沉速度。结果显示，只要颗粒上存在细菌，碳酸钙就会较快溶解进入周围海水。

研究还发现，碳酸钙的溶解程度与颗粒下沉速度相关。团队以慢速、中速和快速流速模拟海水流动：在慢速条件下，颗粒周围氧气供给不足，细菌活动受限；在快速条件下，细菌虽氧气充足，但其代谢产物会被迅速带走，难以在颗粒微环境中累积并有效促进碳酸钙溶解。相较之下，中速条件下细菌既能获得足够氧气，又能在颗粒周围形成一定代谢产物累积，从而更高效地溶解碳酸钙，研究将其描述为一个“甜点区”。

研究人员表示，细菌在海洋中广泛存在，尤其在浅海区域更为常见。即便宏观海水条件并不支持碳酸钙溶解，发生在单个颗粒微环境中的微生物活动仍可能触发溶解过程，从而影响海洋雪的下沉效率与深海碳封存能力。

博勒表示，这些发现有助于理解生态系统对海洋二氧化碳移除尝试的响应，以及海洋在未来气候情景变化下的表现。

本文信息源自MIT新闻发布内容。