约7亿年前“雪球地球”海洋有多冷?最新研究首次揭示约-15℃

  中新网北京2月1日电 (记者 孙自法)地球地质历史上最低海洋温度——约7亿年前的“雪球地球”冰期时海洋有多冷?中国科学家领衔的国际合作研究首次发现,当时局部海洋温度可低至约-15℃,同时盐度远超现代海水。

  记者2月1日从中国科学院地质与地球物理研究所获悉,该所路凯博士后、冯连君正高级工程师和罗斯·米歇尔(Ross Mitchell)研究员等领导的国际合作团队,最近创新利用铁同位素作为“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。相关论文近期在国际学术期刊《自然-通讯》发表,并获《自然》等作亮点报道。

“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。中国科学院地质与地球物理研究所 供图

  这项突破性研究成果,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。

  研究团队介绍说,约7.2亿年至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”时期为地球史上最低海洋温度,海洋一定冷得离谱,但到底有多冷?长期以来缺乏定量研究和结论。

  在本项研究中,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。作为现代钢铁冶炼的主要矿石,“铁建造”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”的铁同位素值比地质历史上的任何时期都“系统性偏正”,指示极低温环境。

  基于温度与同位素分馏的关系,研究团队推算出“雪球地球”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℃。如此低温下海水为何未完全结冰?他们进一步通过研究证实,当时海洋局部水体盐度极高,足以使冰点降至约-11℃,这也与温度推算结果相互印证。

  研究团队认为,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。(完)

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