千万年前，无论大陆还是海洋都与现在不同。现在的印度次大陆在5000万年前撞击亚洲，改变了大陆的结构、地貌和全球气候等。现在，美国普林斯顿大学研究团队发现了另一个效应：世界海洋中的氧气增多，改变了生命生存的条件。该校地球科学研究生Emma Kast是近日发表在《科学》上的相关论文的第一作者。这些结果与人们之前所见的任何结果都不同，碰撞改变之大让我们感到意外。
Kast用显微镜下的贝壳创造了一个海洋氮记录，时间跨度从7000万年前——恐龙灭绝前不久——到3000万年前。海洋生物可利用氮的多寡是影响海洋生产力的重要因素，且氮的生物地球化学循环会产生大量温室效应气体。因而，氮循环的波动对全球气候变化有着重要影响，是当前全球变化研究的重要科学问题之一。
氮不仅是大气中最丰富的气体，也是地球上所有生命的关键。地球上的每一种生物都需要“固定”氮——有时也被称为“生物可利用氮”。但很少有生物体能通过将这种气体转化为一种对生物有用的形式来“固定”它。在海洋中，表层水中的蓝藻能为所有其他海洋生物固定氮。随着蓝细菌和其他生物的死亡和下沉，它们会分解。但一直以来，人们对海洋氮循环的百万年变化知之甚少。
Kast和同事能够重建古代海洋的15N/14N比值，从而确定海洋氧气水平的变化。氮同位素的主要研究对象是沉积物中的总体有机质，是一个混合的信号，其较容易受到后期成岩和样品处理的污染。普林斯顿大学的Sigman课题组一直在开发利用有孔虫壳体作为氮同位素研究的重要载体，并取得了大量成果。
Kast的主要研究对象是有孔虫，这些小小的单细胞动物记录了海洋百万年的历史。
有孔虫是一种具壳的海洋原生动物，壳体包裹着细胞质团。由于有孔虫化石在各个地质时期保存较好，壳体使得有孔虫在埋藏之后其同位素不太容易受外源元素的污染，因此常用于指示古环境变化。Kast团队首次将该方法用到百万年尺度的氮循环研究，对太平洋、北大西洋和南大西洋3个钻孔70—25百万年前（Ma）的浮游有孔虫的氮同位素进行了分析，建立了这一时期较高分辨率的氮同位素组成的变化特征。
当研究人员收集了前所未有的海洋氮地质记录后，他们发现在恐龙灭绝后的1000万年里，15N/14N的比例很高，这表明海洋的氧气水平很低。起初，他们认为这是当时温暖的气候造成的，因为氧气在温暖的水中不容易溶解。但时间却告诉人们另一个故事：海洋氧气含量的增加发生在5500万年前，当时气候持续变暖。更有可能的罪魁祸首是谁？板块构造。
印度与亚洲的碰撞——被现代气候研究创始人之一、地球科学家Wally Broecker称为“改变世界的碰撞”——封闭了古特提斯海，扰乱了大陆架及其与公海的联系。
研究人员推测，由于特提斯洋的关闭，终止了特提斯洋高温、高盐及低氧的水体进入大西洋，进而减弱了水体的反硝化作用。同样，渐新世以来的FB—δ15N升高可能也受到了冰盖扩张的影响。这篇文章构建了基于有孔虫壳体的长时间尺度的氮同位素变化特征，并探讨了氮循环与气候和大地构造背景的内在联系，为理解当前全球变暖背景下氮循环波动及其对气候的反馈机制有重要的参考价值，论文对后者的讨论较为不足。