從起伏的海面到漆黑的深海，地球海洋充滿了被稱為浮游植物的微小生物的尸體，它們在生命中構成了海洋食物鏈的基礎。

這些微小的幽靈所含的碳儲量估計達到了驚人的662億噸，是所有現存植物和動物的200倍，可是如果把它們以溫室氣體二氧化碳的形式從水中釋放出來的話，它們可能會回來找我們麻煩。

在這些浮游生物殘骸中，一些含碳分子會被封存在海底數百萬年，但有些會分解，以二氧化碳的形式進入大氣。很大一部分將繼續在海洋中自由循環幾代。但是，究竟哪種結局會發生在哪些分子身上?以及這個巨大的碳池究竟與多少二氧化碳是通過海洋變暖、酸化、陽光蒸發或微生物消化而進入大氣的呢?這是一個懸而未決的問題。要回答這個問題，就需要更清楚地了解包含這種碳的分子的結構。一個國際科學家小組已經拍攝了這些分子的第一張“照片”，試圖開始分析這些分子。初步研究表明，雖然災難性的分子分解和碳釋放似乎不太可能發生，但對于海洋中碳的行為我們還有很多需要了解的地方。

盡管存在如此大量的浮游碳分子，但估計在5000個浮游碳分子中目前只有大約10%能被發現;大多數結構只是假設的。要真正地觀察浮游碳分子是很有挑戰性的，因為要收集一毫升進行研究的水需要過濾3600公升的海水。而先前用來解譯原子種類的技術需要將分子分開，但是這一技術并不能讓我們深入了解最初將它們連在一起的化學鍵。

海洋中含碳分子的分子骨架動畫與實際的化學結構重，發現這種結構似乎更不易分解。

在本月發表在《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)的一項新研究中，研究小組使用了一種被稱為原子力顯微鏡(atomic force microscopy)的技術，創建了含碳分子的可視化圖像。首先，研究人員將這些分子隔離，放在在一個極其平坦的表面上，放于深度真空中，冷卻至華氏-450.7度，使其靜止不動。然后用一個頂端有單個一氧化碳分子的極小掃描臂，移動到被試分子的表面，測量分子的峰、谷和整體形狀。(一氧化碳已被證明是測量這些原子尺寸最靈敏的分子。)研究小組成員、IBM蘇黎世研究中心的原子顯微鏡專家Leo Gross說，研究人員發現來自海洋表面附近的分子很難成像，因為它們是“三維的和龐大的”。“較深層的分子更容易，因為它們的表面是平的。”

研究發現，深層分子更小，并且有一個環狀結構，這有助于它們抵抗可能導致降解的力量;

這使得它們可以在海洋中聚集。放射性碳年代測定法表明，其中一些已經在深海中循環了4500多年，而表面分子可能只有幾個月的歷史，因為它們中的大多數很快被微生物吞噬，或者被陽光或其他生物過程分解。研究小組成員、蘇黎世大學海洋學家阿麗莎科波拉(Alysha Coppola)認為，深層分子可能過于分散，多以微生物無法找到它們，或者這些異常堅韌的分子本身可能就是微生物消化的副產品。她說:“它們就像海洋里的橡膠輪胎一樣”，很可能對微生物沒有吸引力。

邁阿密大學海洋學教授丹尼斯·漢塞爾(Dennis Hansell)對溶解的海洋碳進行了廣泛研究，但并未參與這項新研究，他認為能對分子實際形態進行描繪是一個很重要的進步。“我們海洋科學家不知道有什么保護措施可以防止這些物質被微生物吞噬，”他說。“因此，這些視覺上令人信服的結果讓我們距離知道應該怎么做更近了一步。”

了解表面分子和海洋深處分子之間結構和穩定性的差異只是起點，接下來是探索大部分的碳是否會在可預見的未來保持穩定，還是可能會因為氣候變暖、酸度或降低溶解氧等原因引發更快速的崩潰。科波拉說:“它已經循環了幾千年，而且鑒于它的結構，我認為它不會改變。但氣候的微小變化可能會帶來很大的不同，因為碳實在是太多了并且無處不在。”

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