中国领衔，首次揭示

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。

（a）地球历史时期铁建造的铁同位素值分布；（b）铁建造形成过程的铁同位素瑞利分馏模型及其雪球时期铁建造和大氧化事件前铁建造的δ56Fe值的相对频率分布；（c）基于铁同位素分馏的温度依赖效应推算，雪球地球卤水温度可低至 –15 ± 7℃

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，但长期以来缺乏定量研究和结论。

雪球时期盐度指标（Sr/Ba比值）与现代海水的对比

在本项研究中，研究团队通过分析远古“铁建造”(一类由富铁层和富硅层交替组成的古老沉积岩)中的铁同位素，破解了这一难题。他们发现，约7亿年前的“雪球地球”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。

基于此，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℃。他们进一步研究证实，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。

（a）雪球时期与现代南极水域温度对比；（b）成冰纪铁建造沉积与卤水形成模式

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。