地球地質曆史上最低海洋溫度——約7億(yi) 年前的“雪球地球”冰期時海洋有多冷？中國科學家領銜的國際合作研究首次發現，當時局部海洋溫度可低至約-15℃，同時鹽度遠超現代海水。

記者2月1日從(cong) 中國科學院地質與(yu) 地球物理研究所獲悉，該所路凱博士後、馮(feng) 連君正高級工程師和羅斯·米歇爾(Ross Mitchell)研究員等領導的國際合作團隊，最近創新利用鐵同位素作為(wei) “古溫度計”，首次對約7億(yi) 年前的“雪球地球”冰期海洋溫度給出直接定量證據。相關(guan) 論文近期在國際學術期刊《自然-通訊》發表，並獲《自然》等作亮點報道。

（a）地球曆史時期鐵建造的鐵同位素值分布；（b）鐵建造形成過程的鐵同位素瑞利分餾模型及其雪球時期鐵建造和大氧化事件前鐵建造的δ56Fe值的相對頻率分布；（c）基於(yu) 鐵同位素分餾的溫度依賴效應推算，雪球地球鹵水溫度可低至 –15 ± 7℃

這項突破性研究成果，首次為(wei) “雪球地球”極寒海洋環境提供了定量證據，揭示全球冰封背景下仍可能存在特殊微環境，為(wei) 探索早期生命在極端氣候中的存續環境和機製提供新線索，也對認識地球氣候劇烈變化具有重要參考價(jia) 值。

研究團隊介紹說，約7.2億(yi) 年至6.35億(yi) 年前，地球曾兩(liang) 度陷入持續時間長達數百萬(wan) 年之久的全球冰封，整個(ge) 地球表麵從(cong) 極地到赤道均被冰層覆蓋，海洋也被凍結，被稱為(wei) “雪球地球”。與(yu) 今日表層平均溫度約17℃的海洋不同，此前的研究推測，“雪球地球”時期為(wei) 地球史上最低海洋溫度，但長期以來缺乏定量研究和結論。

雪球時期鹽度指標（Sr/Ba比值）與(yu) 現代海水的對比

在本項研究中，研究團隊通過分析遠古“鐵建造”(一類由富鐵層和富矽層交替組成的古老沉積岩)中的鐵同位素，破解了這一難題。他們(men) 發現，約7億(yi) 年前的“雪球地球”時期的“鐵建造”的鐵同位素值比地質曆史上的任何時期都“係統性偏正”，指示極低溫環境。

基於(yu) 此，研究團隊推算出“雪球地球”期間“鐵建造”形成環境的溫度約為(wei) -15±7℃，這一溫度比現代最寒冷的深海還要低近20℃。他們(men) 進一步研究證實，當時海洋局部水體(ti) 鹽度極高，足以使冰點降至約-11℃，這也與(yu) 溫度推算結果相互印證。

（a）雪球時期與(yu) 現代南極水域溫度對比；（b）成冰紀鐵建造沉積與(yu) 鹵水形成模式

研究團隊認為(wei) ，這種極端環境可能形成於(yu) 巨大冰架底部，類比現代南極的“冰泵”循環，冰架融凍過程可排出鹽分，在底層形成低溫、高鹽鹵水區。