晚中新世宇宙成因10Be异常：海洋档案独立时间标记的发现及其全球意义

为解决百万年时间尺度上海洋档案精确年代学标记的缺失问题，Dominik Koll团队通过分析太平洋铁锰结壳中的10Be浓度，发现晚中新世（9-11.5 Myr ago）存在持续10Be异常峰值（10.1 Myr）。该异常可能源于地球系统重组或宇宙射线通量变化，为跨学科年代学提供了新基准，成果发表于《Nature Communications》。

　　

论文解读

地球的深海如同时间胶囊，封存着数百万年的环境变迁密码。铁锰结壳和深海沉积物作为“地质硬盘”，记录着宇宙射线、洋流变动甚至星际事件的蛛丝马迹。然而，科学家们长期面临一个难题：如何为百万年尺度的海洋档案找到像全新世¹⁰Be异常那样可靠的“时间锚点”？现有技术如生物地层学或磁性地层学在长时间尺度上精度有限，而宇宙成因核素¹⁰Be（半衰期1.39 Myr）虽被广泛应用于冰芯和沉积物测年，却从未在晚新生代发现具有全球意义的异常信号。

这一空白被Dominik Koll领衔的国际团队突破。他们通过分析中北太平洋多个铁锰结壳样本，首次揭示晚中新世（9-11.5百万年前）存在显著的¹⁰Be浓度异常，峰值出现在10.1百万年前，增幅达73%。这一发现不仅为海洋档案提供了独立的时间标记，更引发了对地球系统与宇宙环境相互作用的新思考。相关成果以封面论文形式发表于《Nature Communications》。

关键技术方法
研究团队采用加速器质谱(AMS)高精度测定铁锰结壳VA13/2-237KD和SO142-4DR的¹⁰Be浓度，结合微CT扫描进行三维结构验证。通过ICP-MS测定稳定同位素⁹Be含量，建立衰变校正模型。样本来自太平洋不同海域（9°N-32°N），时间跨度覆盖18 Myr。数据整合了1984年以来的历史测量结果，采用DREAMS设施进行交叉验证。

研究结果

异常的确证
在VA13/2-237KD结壳的29-36 mm层段（对应9-11.5 Myr），¹⁰Be浓度出现显著偏离指数衰减曲线的峰值。两处钻孔（中心与侧缘）及2900公里外的SO142-4DR结壳均显示同步异常，排除局部地质干扰。通过衰变校正和表面浓度归一化处理，异常表现为高斯分布（FWHM=1.4 Myr），基线增幅达25%。

起源假说验证

• 地磁与太阳活动：地磁反转（如Laschamps事件）或太阳极小期仅能解释万年尺度的¹⁰Be波动，无法支撑持续百万年的异常。
• 气候驱动：南极冰盖融化虽可能增加海洋¹⁰Be库存，但与晚中新世气候变冷（Mi-6事件）及海平面下降50m的记录矛盾。
• 洋流重组：南极绕极流(ACC)在10-12 Myr的启动与异常时段重合，可能改变¹⁰Be分布，但需解释同期结壳中⁹Be的下降。
• 宇宙射线增强：太阳系穿越冷分子云或邻近超新星（>10 pc）可能压缩日球层，使地球暴露于4倍宇宙射线通量，与异常持续期匹配。

历史数据佐证
重新分析1985年DSDP 576岩芯数据发现9.7 Myr处的¹⁰Be富集。Wallner等报道的Crust-3结壳在10.8-11.4 Myr层段同样存在异常信号，形成跨太平洋的证据链。

结论与意义
这项研究确立了晚中新世¹⁰Be异常作为首个百万年尺度海洋年代学标记的地位。其多源性解释——无论是ACC启动引发的水团重组，还是日球层压缩导致的宇宙射线暴增——均指向地球系统与星际环境的深层耦合。该发现为理解“碳崩溃事件”等重大古海洋变迁提供了时间校准工具，并为地外事件对地球环境的影响研究开辟新途径。未来通过分析大西洋/印度洋沉积物，有望验证异常的全球性，而⁵³Mn等核素的联合检测将帮助区分天体物理与地球化学驱动机制。

（注：全文数据来源于原文，未采用任何非文献支持的推测）