揭秘7亿年前“雪球地球”：海洋温度低至零下15度的史前气候危机

来源：科技日报

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科技日报记者 陆成宽

2日，记者从中国科学院地质与地球物理研究所获悉，由该所罗斯·米歇尔研究员、冯连君正高级工程师领衔的国际团队，创新性地利用铁同位素作为“古温度计”，对约7亿年前“雪球地球”时期的海洋温度进行了直接测量。研究发现，当时局部海洋温度可低至-15℃，且盐度极高。相关研究成果发表于《自然·通讯》，并获得《自然》《国家地理》等杂志报道。

所谓“雪球地球”，是指约7.2亿年至6.35亿年前，地球两次陷入“全冰封”状态，从极地到赤道全被冰层覆盖，连海洋都冻成了“大冰块”，持续了数百万年。尽管科学家一直推测当时海洋极为寒冷，但究竟冷到什么程度，长期缺乏直接证据。

研究团队此次通过分析远古铁建造中的铁同位素，成功解码了当时的海洋温度信号。铁建造是现代钢铁冶炼的主要矿石，是一类由富铁层和富硅层交替组成的古老沉积岩。“我们发现，7亿年前‘雪球地球’时期的铁建造里，铁同位素比地球历史上其他时候都‘偏正’。简单来说，这个信号就像低温标签，温度越低，信号越偏正。”论文作者之一、中国科学院地质与地球物理研究所路凯博士说。

在如此低温下，海水为何没有完全冻结？研究进一步发现，当时局部水体盐度极高，约为现代海水的四倍以上，从而使冰点下降至约零下11℃，与低温推算相吻合。研究团队认为，这种极寒、高盐的极端环境，很可能形成于巨大冰架的底部，类似现代南极冰架下存在的“冰泵”循环。

据悉，这项研究首次为“雪球地球”的极端海洋环境提供了直接定量证据，揭示全球冰封背景下仍可能存在特殊的液态水微环境。这不仅为探索早期生命如何在极端气候中存续提供了新线索，也对认识地球气候系统的剧烈变化具有重要科学价值。