近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所(以下簡稱廣州地化所)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)解讀帶來啟示。相關(guān)研究以主封面文章的形式發(fā)表于《美國化學(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系和地球演化歷史的天然載體中觀測到多硫同位素(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)、太陽系原行星盤演化等過程的重要工具。

　　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，為何我們在現(xiàn)代近地面大氣中仍能廣泛觀測到S-MIF現(xiàn)象?

　　為回答該問題，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)過程相關(guān);而36S異常則與燃燒示蹤物相關(guān)，說明其產(chǎn)生機(jī)制可能涉及燃燒這一非光化學(xué)過程。

　　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，提出了較為簡易的解決方案，自主建立了五硫同位素高精度分析測試平臺(tái)。近日，該所碩士生殷彬晏在林莽指導(dǎo)下，在該測試平臺(tái)開展了大氣硫酸鹽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關(guān)聯(lián)，表明其來源和化學(xué)機(jī)制比想象中更為復(fù)雜，需要在未來的研究進(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來源和同位素行星化學(xué)的復(fù)雜性。若簡單地以“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)，在通過火星樣品多硫同位素反演火星古大氣過程的研究中可能會(huì)得到錯(cuò)誤結(jié)論。