7億年前“雪球地球”海洋溫度低至-15℃

來源：科技日?qǐng)?bào)

科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

記者2日從中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所獲悉，由該所羅斯·米歇爾研究員、馮連君正高級(jí)工程師領(lǐng)銜的國際團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新利用鐵同位素作為“古溫度計(jì)”，對(duì)約7億年前“雪球地球”時(shí)期的海洋溫度進(jìn)行了直接測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)局部海洋溫度可低至-15℃，且鹽度極高。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·通訊》，并獲《自然》《國家地理》等雜志報(bào)道。

所謂“雪球地球”，是指約7.2億到6.35億年前，地球兩次陷入“全冰封”狀態(tài)，從極地到赤道全被冰層覆蓋，連海洋都凍成了“大冰塊”，持續(xù)了數(shù)百萬年。盡管科學(xué)家一直推測(cè)當(dāng)時(shí)海洋極為寒冷，但究竟冷到什么程度，長(zhǎng)期缺乏直接證據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)此次通過分析遠(yuǎn)古鐵建造中的鐵同位素，成功解碼了當(dāng)時(shí)的海洋溫度信號(hào)。鐵建造是現(xiàn)代鋼鐵冶煉的主要礦石，是一類由富鐵層和富硅層交替組成的古老沉積巖。“我們發(fā)現(xiàn)，7億年前‘雪球地球’時(shí)期的鐵建造里，鐵同位素比地球歷史上其他時(shí)候都‘偏正’。簡(jiǎn)單來說，這個(gè)信號(hào)就像低溫標(biāo)簽，溫度越低，信號(hào)越偏正。”論文作者之一、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所路凱博士說。

在如此低溫下，海水為何沒有完全凍結(jié)？研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)局部水體鹽度極高，約為現(xiàn)代海水的四倍以上，從而使冰點(diǎn)下降至約零下11℃，與低溫推算相吻合。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種極寒、高鹽的極端環(huán)境，很可能形成于巨大冰架的底部，類似現(xiàn)代南極冰架下存在的“冰泵”循環(huán)。

據(jù)悉，這項(xiàng)研究首次為“雪球地球”的極端海洋環(huán)境提供了直接定量證據(jù)，揭示全球冰封背景下仍可能存在特殊的液態(tài)水微環(huán)境。這不僅為探索早期生命如何在極端氣候中存續(xù)提供了新線索，也對(duì)認(rèn)識(shí)地球氣候系統(tǒng)的劇烈變化具有重要科學(xué)價(jià)值。