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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、馮連君正高級工程師領(lǐng)銜的國際團隊，創(chuàng)新利用鐵同位素作為“古溫度計”，對約7億年前“雪球地球”時期的海洋溫度進行了直接測量。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時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)家一直推測當(dāng)時海洋極為寒冷，但究竟冷到什么程度，長期缺乏直接證據(jù)。

研究團隊此次通過分析遠古鐵建造中的鐵同位素，成功解碼了當(dāng)時的海洋溫度信號。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’時期的鐵建造里，鐵同位素比地球歷史上其他時候都‘偏正’。簡單來說，這個信號就像低溫標(biāo)簽，溫度越低，信號越偏正。”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)？研究進一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時局部水體鹽度極高，約為現(xiàn)代海水的四倍以上，從而使冰點下降至約零下11℃，與低溫推算相吻合。研究團隊認(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，也對認(rèn)識地球氣候系統(tǒng)的劇烈變化具有重要科學(xué)價值。

（中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所供圖）