这要归咎于板块构造。深海从来没有被保存下来，而是随着海底的俯冲而消失。地质学家大多只剩下离海岸线较近的浅层岩石来研究地球历史。
圣路易斯华盛顿大学艺术与科学系的格拉斯伯格/格林斯菲尔德杰出大学地球、环境和行星科学教授大卫·菲克说:“我们对深海只有近1.8亿年的良好记录。”“其他一切都只是浅水沉积物。因此，了解浅水沉积物时可能存在的偏见非常重要。”
像菲这样的科学家利用海底沉积物的方法之一是重建过去生态和环境变化的时间表。研究人员对氧气是如何以及何时开始在海洋和大气中积累的非常感兴趣，这使得我们所知道的地球更适合生命生存。
几十年来，他们一直依靠被称为“傻瓜金”的硫化铁矿物黄铁矿作为其形成的海洋环境条件的敏感记录。通过测量硫铁矿样品中硫的总体同位素组成——硫原子的相对丰度与质量略有不同——科学家们试图更好地了解古代微生物的活动，并解释全球化学循环。
但黄铁矿的前景不再那么光明了。在11月24日发表在《科学》杂志上的两篇论文中，菲克和他的合作者表明，黄铁矿硫同位素的变化可能并不代表使它们成为如此受欢迎的分析目标的全球过程。
相反，菲克的研究表明，黄铁矿主要对局部过程作出反应，不应被视为整个海洋的代表。华盛顿大学开发的一种新的微量分析方法帮助研究人员分离出黄铁矿中的信号，这些信号揭示了微生物和当地气候的相对影响。
在第一项研究中，菲克与罗杰·布莱恩特(Roger Bryant)合作，后者在华盛顿大学完成了研究生学业，研究了最近冰期-间冰期沉积物样本中黄铁矿硫同位素组成的颗粒级分布。他们在菲克的实验室开发并使用了一种尖端的分析技术——二次离子质谱仪(SIMS)。
“我们分析了我们能找到的每一个单独的黄铁矿晶体，并得到了每一个的同位素值，”菲克说。通过考虑单个颗粒的结果分布，而不是平均(或整体)结果，科学家们表明，有可能从海底微生物活动中梳理出沉积环境的物理特性的作用，如沉积速率和沉积物的孔隙度。
布莱恩特说:“我们发现，即使在冰期和间冰期之间，大量黄铁矿的硫同位素发生了很大变化，我们的单粒黄铁矿分布的最小值仍然大致保持不变。”“这告诉我们，微生物活动并没有驱动大块黄铁矿硫同位素的变化，并反驳了我们的一个主要假设。”
菲克说:“利用这个框架，我们能够深入研究微生物和沉积物在驱动信号方面的不同作用。”“对我来说，这代表着在解释这些信号中记录的内容方面向前迈出了一大步。”
在第二篇论文中，由魏茨曼科学研究所的Itay Halevy领导，Fike和Bryant共同撰写，科学家们开发并探索了海洋沉积物的计算机模型，其中包括降解有机物并将硫酸盐转化为硫化物的微生物的数学表示，以及将硫化物捕获在黄铁矿中的过程。
“我们发现黄铁矿同位素组成的变化主要是黄铁矿形成的沉积环境的函数，”Halevy说。新模型表明，沉积环境的一系列参数影响硫酸盐和硫化物消耗和补给的平衡，这种平衡是黄铁矿硫同位素组成的主要决定因素。
他说:“沉积物在海底沉积的速度、沉积物中有机物的比例、活性铁颗粒的比例、沉积物沉降到海底时的堆积密度——所有这些特性都以我们现在可以理解的方式影响着黄铁矿的同位素组成。”
科学家们说，重要的是，沉积环境的这些特性与全球硫循环、全球海洋的氧化状态或研究人员传统上使用黄铁矿硫同位素重建的任何其他特性都没有很强的联系。
“这项新工作真正令人兴奋的方面是，它为我们提供了一个预测模型，我们认为其他黄铁矿记录应该如何表现，”菲克说。“例如，如果我们能够解释其他记录，并更好地理解它们是由局部沉积变化等因素驱动的，而不是关于海洋氧态或微生物活动的全球参数，那么我们就可以尝试使用这些数据来完善我们对过去海平面变化的理解。”
