
记者2月1日获悉,由中国科学院地质与地球物理研究所博士后研究员卢凯、高级工程师冯连军政和研究所研究员罗斯·米切尔领导的国际合作团队近日创新性地利用铁同位素作为“古温度计”,首次提供了约7亿年前“雪球地球”黑纪时期海洋温度的直接定量证据。相关文章近日发表在国际学术期刊《Natu》上re Communications”,并出现在《自然》等出版物中。
在“雪球地球”时期,冰架底部形成了一个高盐度的盐水池,其中发生了铁的氧化和沉淀过程。图片提供:中国科学院地质与地球物理研究所
这一开创性的研究成果首次定量证明了“雪球地球”寒冷的海洋环境,揭示了冰雪覆盖的地球底部下仍然存在特殊微环境的可能性,为探索极地气候下早期生命的生存环境和机制提供了新的线索。它将对于了解全球气候的剧烈变化具有重要的参考价值。
研究小组称,在720至6.35亿年前,地球曾两次陷入持续数百万年的全球冰层之中。地球的整个表面,从两极到赤道,都被冰覆盖着海洋结冰了。它被称为“雪球地球”。与今天的海洋平均表面温度约为17摄氏度不同,之前的研究表明,雪球地球时代是地球历史上最冷的海洋温度。海水一定很冷,但是到底冷到什么程度呢?一段时间以来缺乏定量研究和结论。
在这项新研究中,研究人员通过分析古代“铁结构”中发现的铁同位素解决了这个问题。铁是现代钢铁冶炼的主要矿物,是一种古老的沉积岩,由铁和硅的交替层组成。他们生活在大约7亿年前的“雪人”时期。该地区的“铁同位素”值被发现比地质历史上任何其他时期“系统地更加积极”,表明该地区的环境极其寒冷。
研究团队根据温度与同位素分馏之间的关系,计算出雪球地球期间铁结构形成的环境约为-15±7摄氏度,比现代最冷的深海低了近20摄氏度。为什么海水在如此低的温度下不会完全结冰?他们还通过研究证实,当时当地海水的盐度非常高,足以使冰点降低至-11°C左右,这一发现与温度预测相印证。
研究人员认为,这种极端环境可能是在巨大冰架的底部形成的,类似于南极洲的现代“冰炸弹”循环。冰架融化和冻结的过程会释放盐分,这些盐分会在底部形成一个寒冷、非常咸的盐水区域。 (完)
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