中新社北京2月1日電(記者孫自法)地球地質(zhì)歷史上最低海洋溫度——約7億年前的“雪球地球”冰期時(shí)海洋有多冷？中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際合作研究首次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)局部海洋溫度可低至約-15℃，同時(shí)鹽度遠(yuǎn)超現(xiàn)代海水。
記者2月1日從中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所獲悉，該所路凱博士后、馮連君正高級(jí)工程師和羅斯·米歇爾(Ross Mitchell)研究員等領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，最近創(chuàng)新利用鐵同位素作為“古溫度計(jì)”，首次對(duì)約7億年前的“雪球地球”冰期海洋溫度給出直接定量證據(jù)。相關(guān)論文近期在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》發(fā)表，并獲《自然》等作亮點(diǎn)報(bào)道。
（a）地球歷史時(shí)期鐵建造的鐵同位素值分布；（b）鐵建造形成過(guò)程的鐵同位素瑞利分餾模型及其雪球時(shí)期鐵建造和大氧化事件前鐵建造的δ56Fe值的相對(duì)頻率分布；（c）基于鐵同位素分餾的溫度依賴效應(yīng)推算，雪球地球鹵水溫度可低至 –15 ± 7℃
這項(xiàng)突破性研究成果，首次為“雪球地球”極寒海洋環(huán)境提供了定量證據(jù)，揭示全球冰封背景下仍可能存在特殊微環(huán)境，為探索早期生命在極端氣候中的存續(xù)環(huán)境和機(jī)制提供新線索，也對(duì)認(rèn)識(shí)地球氣候劇烈變化具有重要參考價(jià)值。
研究團(tuán)隊(duì)介紹說(shuō)，約7.2億年至6.35億年前，地球曾兩度陷入持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)百萬(wàn)年之久的全球冰封，整個(gè)地球表面從極地到赤道均被冰層覆蓋，海洋也被凍結(jié)，被稱為“雪球地球”。與今日表層平均溫度約17℃的海洋不同，此前的研究推測(cè)，“雪球地球”時(shí)期為地球史上最低海洋溫度，但長(zhǎng)期以來(lái)缺乏定量研究和結(jié)論。
雪球時(shí)期鹽度指標(biāo)（Sr/Ba比值）與現(xiàn)代海水的對(duì)比
在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析遠(yuǎn)古“鐵建造”(一類由富鐵層和富硅層交替組成的古老沉積巖)中的鐵同位素，破解了這一難題。他們發(fā)現(xiàn)，約7億年前的“雪球地球”時(shí)期的“鐵建造”的鐵同位素值比地質(zhì)歷史上的任何時(shí)期都“系統(tǒng)性偏正”，指示極低溫環(huán)境。
基于此，研究團(tuán)隊(duì)推算出“雪球地球”期間“鐵建造”形成環(huán)境的溫度約為-15±7℃，這一溫度比現(xiàn)代最寒冷的深海還要低近20℃。他們進(jìn)一步研究證實(shí)，當(dāng)時(shí)海洋局部水體鹽度極高，足以使冰點(diǎn)降至約-11℃，這也與溫度推算結(jié)果相互印證。
（a）雪球時(shí)期與現(xiàn)代南極水域溫度對(duì)比；（b）成冰紀(jì)鐵建造沉積與鹵水形成模式
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種極端環(huán)境可能形成于巨大冰架底部，類比現(xiàn)代南極的“冰泵”循環(huán)，冰架融凍過(guò)程可排出鹽分，在底層形成低溫、高鹽鹵水區(qū)。
（原標(biāo)題：中國(guó)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜研究首次揭示約7億年前“雪球地球”海洋有多冷）