近日，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所(以下簡(jiǎn)稱廣州地化所)研究員林莽團(tuán)隊(duì)在五硫同位素非質(zhì)量依賴分餾效應(yīng)的來(lái)源研究中取得進(jìn)展，為地外樣品的行星化學(xué)分析和數(shù)據(jù)解讀帶來(lái)啟示。相關(guān)研究以主封面文章的形式發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)地球和空間化學(xué)》(ACS Earth and Space Chemistry)。

　　近20余年，同位素地球化學(xué)家陸續(xù)在隕石、沉積物、冰芯等多種記錄了太陽(yáng)系和地球演化歷史的天然載體中觀測(cè)到多硫同位素(32S、33S、34S、36S)非質(zhì)量依賴分餾效應(yīng)(Sulfur Isotope Mass-independent Fractionation，S-MIF)。

　　學(xué)界普遍認(rèn)為，S-MIF導(dǎo)致的硫同位素33S和36S異常主要通過(guò)含硫分子(如二氧化硫)的短波紫外線光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，是示蹤大氧化事件、板塊運(yùn)動(dòng)、平流層火山噴發(fā)、火星硫循環(huán)、太陽(yáng)系原行星盤演化等過(guò)程的重要工具。

　　然而，該同位素效應(yīng)理論和地學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的頭上存在一朵“烏云”：在現(xiàn)代地球大氣臭氧層阻隔了短波紫外線到達(dá)地面的情況下，為何我們?cè)诂F(xiàn)代近地面大氣中仍能廣泛觀測(cè)到S-MIF現(xiàn)象?

　　為回答該問(wèn)題，林莽早年引入了第五個(gè)硫同位素(宇生放射性同位素35S;半衰期約87.4天)作為高層大氣的示蹤物，率先開(kāi)展了五硫同位素綜合研究。初步的五硫同位素分析結(jié)果顯示，近地面大氣的33S異常與35S相關(guān)，表明其產(chǎn)生機(jī)制可能與臭氧層上的光化學(xué)過(guò)程相關(guān);而36S異常則與燃燒示蹤物相關(guān)，說(shuō)明其產(chǎn)生機(jī)制可能涉及燃燒這一非光化學(xué)過(guò)程。

　　近年，廣州地化所博士后于曉曉和研究助理林曉敏在林莽的指導(dǎo)下，篩查了影響35S和36S分析精度的潛在因素，提出了較為簡(jiǎn)易的解決方案，自主建立了五硫同位素高精度分析測(cè)試平臺(tái)。近日，該所碩士生殷彬晏在林莽指導(dǎo)下，在該測(cè)試平臺(tái)開(kāi)展了大氣硫酸鹽S-MIF后續(xù)研究。

　　該研究結(jié)果進(jìn)一步支持36S異常與燃燒過(guò)程相關(guān)，其化學(xué)機(jī)制可能與高溫氣態(tài)硫重組反應(yīng)中由分子對(duì)稱性差異引起的同位素效應(yīng)有關(guān);但33S異常與高層大氣并無(wú)關(guān)聯(lián)，表明其來(lái)源和化學(xué)機(jī)制比想象中更為復(fù)雜，需要在未來(lái)的研究進(jìn)一步深入探討。

　　鑒于類似幅度的S-MIF在火星隕石樣品中廣泛存在，林莽團(tuán)隊(duì)從比較行星學(xué)角度思考，進(jìn)一步提出，在解讀地外樣品多硫同位素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，必須慎重考慮S-MIF來(lái)源和同位素行星化學(xué)的復(fù)雜性。若簡(jiǎn)單地以“S-MIF只與光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)”作為數(shù)據(jù)解讀的基本假設(shè)，在通過(guò)火星樣品多硫同位素反演火星古大氣過(guò)程的研究中可能會(huì)得到錯(cuò)誤結(jié)論。