海洋，作为地球上最大的碳库，究竟是如何捕获和储存碳的？随着全球变暖，这个问题的答案变得越来越重要。

加利福尼亚大学圣芭芭拉分校海洋学家戴夫·西格尔等人发表在《自然》杂志上的论文探讨了3种海洋碳封存机制，并重点介绍了鲜为人知但却相当重要的粒子注入泵（PIPs）——一种考虑深海碳运动的多维方法。

每年约有100亿吨碳从海洋表面向深处输送，相当于每年化石燃料排放的碳总量。目前西格尔和同事正致力于提高评估方法的精确度。“为研究气候变化对海洋碳运动的影响，我们必须提高精度，20％到25％的不确定性是远远不够的。”西格尔说。

西格尔介绍，最著名的海洋碳封存机制是生物泵（BGP），顾名思义，海洋中生命系统所产生的动植物碎屑沉降在海洋中，某些沉降物将分解并作为营养物回到海水中，但浮游动物的粪便、浮游植物、死亡的微生物等聚集成团，变得大而重，并在几天到几周内下沉到深海，这些到达深海或海床的物质将在此沉积而不再进行碳循环。

另一种众所周知且更活跃的从表层水到深水的碳输送形式是垂直移动（DVM），浮游动物在夜间从海深100米处向上运动可以说是地球上最大的迁徙。“为避免白天被吃掉，它们晚上来到水面进食，然后向下迁徙，吸入二氧化碳并排出有机碳。”西格尔说。

此外，还有一种被称为“粒子注入泵”的机制。“在不同时间尺度上，都有鱼类和其他食肉动物垂直迁徙。”西格尔说，特别是那些处于深海层的物种，那里几乎没有光，有多种机制推动粒子和溶解碳向下（俯冲泵）运动，以及从逐小时到年际时间尺度的海洋上层（混合层泵）深度变化。这些机制有些复杂，但可能吸收与生物泵一样多的碳。

多年来，粒子注入泵驱动过程一直为海洋科学家所知，但却无法使用常用的方法进行测算。“未来我们必须量化三维循环过程以及垂直迁移动物带向深海的有机碳。” 西格尔说。