一粒尘埃可以开始一次伟大的航行。它始于陆地；它继续在空气中，风将其向上、向上、远方地吹送。而且——至少对于某些尘埃粒子而言——这段旅程可能会在距离起点数千英里之外落入海水中结束。
尘埃本源上就将地球的沙子、天空和海洋联系在一起。落入水中的尘埃粒子可以输送营养物质，滋养海洋中的生命，形成巨大的藻华。科学家们正在更多地了解这一过程，但对于它是如何——以及是否——起作用，仍有许多未解之谜。
在今天发表于《科学》杂志上的一项新研究中，科学家们解答了一个先前的谜团。他们证明，更多的尘埃确实会产生更多的浮游植物。
“了解海洋是如何运作的，是根本的动机，”俄勒冈州立大学植物学家、该论文的首席作者Toby Westberry说。“它广阔无垠，在许多方面仍然知之甚少。”
世界上大部分的尘埃都起源于世界的沙漠。吹过沙地的风可能会卷走一些细小的颗粒。而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：广袤的撒哈拉沙漠。
从那里开始，尘埃粒子就成了世界风模式的乘客。例如，北非的尘埃可能会随西风飘到欧洲，或者可能随信风从北非横跨大西洋。
不可避免地，一些尘埃会在途中落入世界各地的海洋，卸下它从沙漠带来的货物——如磷和铁等元素。大气层也并非惰性，它会向空气中的粒子添加新的化学物质：当尘埃高高地穿过地球对流层时，它会从周围的空气中收集氮。当尘埃将这种氮和其他营养物质输送到水中时，它们会促进浮游植物的生长——使海洋呈现绿色，改变海洋的颜色。
大气尘埃不是海洋植物营养的主要来源；科学家们认为，它们主要依赖于从海洋深处上涌的水。但尘埃仍然可以产生影响——特别是通过将铁输送到海洋中缺铁的区域。
科学家们密切关注尘埃粒子，因为它们是铁的信使。“通常，当我们想到尘埃时，”北卡罗来纳州立大学的地球科学家、非论文作者Douglas Hamilton说，“我们会立即将其与铁联系起来。”
关于这个过程，仍有许多未解之谜。尘埃在促进浮游植物生长方面起着怎样的具体作用？不同类型的尘埃是否会导致浮游植物以不同的方式做出反应？
最紧迫的是，科学家们不知道这个过程是否在全球范围内起作用。过去的研究表明，沙尘暴可能导致局部浮游植物大量繁殖；实验也证明，将铁直接倒入海水中可以促进浮游植物的生长。“我们做了这些工作，但它真的重要吗？”Hamilton说。“我们认为它很重要……它已经被孤立事件证明了，但从未在全球范围内得到证明。”
论文的作者试图回答这个问题。美国宇航局模拟了2003年至2016年间大气的尘埃流动，这些模拟基于对地表温度随日期变化的观测。不出所料，模拟表明，在撒哈拉沙漠周边地区，如地中海、北大西洋和印度洋等海域，降尘量更大。
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有了这些数据，作者们转而查看同一时期海洋的卫星测量数据：特别是对海洋颜色的观测，这可以指示浮游植物。果然，在模拟显示某些海域将接收到大量尘埃的几天后，浮游植物就出现了生长。
科学家们在全球范围内看到了这种反应——但藻华并不总是相等的。在一些地区，增加的尘埃导致浮游植物数量的增加；在另一些地区，增加的尘埃使浮游植物更健康，叶绿素更亮。而在另一些地区，尘埃似乎根本没有引起反应。
“为什么会这样呢？”Westberry想知道。“了解尘埃的矿物成分——它由什么组成，携带哪些营养物质——将对此有所帮助。”
尘埃并非唯一空投给浮游生物的食物来源。火山爆发和野火都会喷出进入海洋的营养物质。“火山灰与尘埃不同，但其输送营养物质的方式大致相同，”Westberry说。与此同时，科学家们已将澳大利亚的特大火灾与下风向南太平洋的浮游植物联系起来。在地球的另一端，北森林的野火与北极周围的藻华有关。
“这篇论文很棒，非常精彩，”Hamilton说。“那么下一个问题是：好吧，现在，所有这些其他东西又怎么样呢？它们又有什么影响呢？”未来的研究领域包括人类活动，它导致气候变化和野火。我们也可能对荒漠化负责，创造更多的沙子供风带走。而我们工业活动——例如污染和化石燃料——也排放出自己的颗粒物。科学家们认为这些物质可能滋养浮游生物，但他们并不完全知道它是如何或是否在全球范围内起作用。
对科学家们来说幸运的是，他们可能会看到他们领域的一场“繁荣”。2024年，美国宇航局将发射一颗名为PACE的卫星，专门用于观测海洋中的浮游生物。
