中新網(wǎng)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”冰期時海洋有多冷？中國科學(xué)家領(lǐng)銜的國際合作研究首次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時局部海洋溫度可低至約-15℃，同時鹽度遠(yuǎn)超現(xiàn)代海水。
記者2月1日從中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所獲悉，該所路凱博士后、馮連君正高級工程師和羅斯·米歇爾(Ross Mitchell)研究員等領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊(duì)，最近創(chuàng)新利用鐵同位素作為“古溫度計”，首次對約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)論文近期在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》發(fā)表，并獲《自然》等作亮點(diǎn)報道。
“雪球地球”時期冰架底部高鹽度鹵水池的形成及其中的鐵氧化沉淀過程。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 供圖這項(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，也對認(rèn)識地球氣候劇烈變化具有重要參考價值。
研究團(tuán)隊(duì)介紹說，約7.2億年至6.35億年前，地球曾兩度陷入持續(xù)時間長達(dá)數(shù)百萬年之久的全球冰封，整個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，“雪球地球”時期為地球史上最低海洋溫度，海洋一定冷得離譜，但到底有多冷？長期以來缺乏定量研究和結(jié)論。
在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過分析遠(yuǎn)古“鐵建造”中的鐵同位素，破解了這一難題。作為現(xiàn)代鋼鐵冶煉的主要礦石，“鐵建造”是一類由富鐵層和富硅層交替組成的古老沉積巖。他們發(fā)現(xiàn)，約7億年前的“雪球”時期的“鐵建造”的鐵同位素值比地質(zhì)歷史上的任何時期都“系統(tǒng)性偏正”，指示極低溫環(huán)境。
基于溫度與同位素分餾的關(guān)系，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℃。如此低溫下海水為何未完全結(jié)冰？他們進(jìn)一步通過研究證實(shí)，當(dāng)時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。
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)，冰架融凍過程可排出鹽分，在底層形成低溫、高鹽鹵水區(qū)。(完)