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近日，中国科学院地质与地球物理研究所路凯、冯连君等领衔的国际研究取得突破性进展。团队创新性地利用铁同位素作为“古温度计”，首次对约7亿年前的“雪球地球”冰期海洋温度给出直接定量证据。研究发现，当时局部海洋温度可低至约-15℃，同时盐度远超现代海水。相关成果近日发表于《自然·通讯》。  + Q* I7 e& n" o: p$ c7 `- a5 U
图为“雪球地球”时期冰架底部高盐度卤水池的形成及其中的铁氧化沉淀过程 2 |- O* V* o% a) f7 u) e
约7.2亿至6.35亿年前，地球曾两度陷入持续时间长达数百万年之久的全球冰封，整个地球表面从极地到赤道均被冰层覆盖，海洋也被冻结，被称为“雪球地球”。 与今日表层平均温度约17℃的海洋不同，此前的研究推测：雪球地球时期的海洋一定冷的离谱。但到底有多冷？长期缺乏约束。
& E) Y: w% ^; u+ h# W/ ]8 n. P 研究团队通过分析远古“铁建造”中的铁同位素，破解了这一难题。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。他们发现，约7亿年前的“雪球”时期的“铁建造”的铁同位素值（δ⁵⁶Fe）比地质历史上的任何时期都“系统性偏正”，指示极低温环境！ % @. T6 K+ I; Z/ B
为何低温会导致铁同位素信号偏正？研究揭示，在铁元素氧化沉淀形成铁建造的过程中，温度越低，产生的同位素信号越偏正。基于温度与同位素分馏的关系，团队推算出雪球期间铁建造形成环境的温度约为-15 ± 7℃。这一温度比现代最寒冷的深海还要低近20℃。 " u7 b( o3 c0 s9 Y+ A3 Z5 g
在如此低温下海水何以未完全结冰？研究进一步通过Sr/Ba比值盐度指标，证实当时局部水体盐度极高（约150 psu），足以使冰点降至约-11℃，与温度推算结果相互印证。 . w, u$ {! o. F0 z; S
如此极端的环境是如何形成的？研究认为，这种极端环境可能形成于巨大冰架底部。类比现代南极的“冰泵”循环，冰架融冻过程可排出盐分，在底层形成低温、高盐卤水区。 ; l% J) s! d8 K% p9 t
该成果首次为“雪球地球”极寒海洋环境提供了定量证据，揭示全球冰封背景下仍可能存在特殊微环境，为探索早期生命在极端气候中的存续环境和机制提供新线索，也对认识地球气候剧烈变化具有重要参考价值。 ~/ |/ a3 p$ O7 d( a5 c! b# P
(来源:人民日报客户端) ! \/ s5 ]7 U0 B2 i. D
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