问题——长期以来，“雪球地球”被认为是地球气候史上最极端的事件之一，约在7.2亿年至6.35亿年前两度引发近乎全球尺度的冰封，冰盖可能从两极延伸至低纬甚至赤道；学界普遍认为当时海洋极端寒冷，但“究竟冷到什么程度”、在强冰封条件下海水是否仍可能局部保持液态、对应的微环境如何形成等关键问题，由于缺少直接温度指标，一直缺乏可靠的定量证据。 原因——围绕这些难点，中国科学院地质与地球物理研究所冯连君研究员领衔的团队提出新技术路线：把沉积记录中的铁同位素分馏特征作为“古温度计”，从“铁建造”中提取海洋温度信息。铁建造是一类由富铁层与富硅层交替组成的古老沉积岩，其形成与海水化学环境及氧化还原过程密切相关，在一定条件下能够保留当时海洋的地球化学信号。团队对约7亿年前铁建造样品进行同位素分析发现，其铁同位素相较地质历史其他时期呈现更明显的“偏正”特征。研究人员据此认为，该信号与低温条件下同位素分馏增强有关，并反演得到局部海水温度可能低至零下15℃。相关成果发表在《自然·通讯》，并引起国际学术界关注。 影响——研究还对“如此低温下海水为何没有完全冻结”给出与观测相符的解释：局部水体盐度可能显著升高，估算可达现代海水的四倍以上，使冰点降至约零下11℃左右，与同位素反演的低温情景相互印证。这表明在近乎全球冰封的背景下，海洋并非完全冻结成一整块；在特定动力与物质循环作用下，冰架底部等区域可能形成高盐卤水池和液态水微环境。研究团队将其与现代极地冰架下已知的“冰泵”式循环类比：冻结与融化过程、盐分富集与水体交换相互耦合，可能塑造极端低温与高盐并存的局部环境，同时推动铁的氧化沉淀，使“温度—盐度—沉积”的耦合关系被记录在岩石中。 对策——从科学认识与方法体系看，这项工作为深时气候研究提供了可复制的思路：一是将同位素地球化学与沉积学、古海洋化学过程结合，建立可检验的定量框架；二是通过多指标交叉验证，提高对极端气候事件的解释能力。面向后续研究，业内人士认为应深入扩大样品的时间与空间覆盖，结合其他同位素体系、矿物学证据与数值模拟，检验不同海盆、不同纬度是否存在类似“高盐液态微环境”，并厘清其对海洋循环、氧化还原条件与养分供给的影响路径，推动从局部证据走向更完整的全球认识。 前景——“雪球地球”时期被认为可能与后续地球系统转折及生命演化阶段存在联系。此次获得的直接定量证据显示，即使在近乎全球冰封的极端气候下，海洋仍可能保有特殊的液态水生态位，为早期生命在严酷环境中的延续提供了新的讨论空间。同时，此发现也提示：气候系统在强迫条件下可能出现非线性响应，局部过程与微环境可能在塑造全球变化结果中发挥关键作用。未来，随着深时环境指标的完善和跨学科研究的深入，对地球极端气候事件机制的认识有望进一步细化，并为理解当代气候系统的阈值行为与风险评估提供历史参照。
从“推测很冷”到“量化多冷”，科学进展往往来自关键证据与方法创新的叠加突破。对7亿年前极寒海洋的定量刻画，不仅刷新了人们对地球极端气候边界的认识，也提示我们：在看似封闭的全球冰封之下，仍可能存在支撑系统韧性的微环境。沿着此线索持续追问与验证，将有助于更准确理解气候突变机理，并为探索生命在极端条件下的生存逻辑提供更坚实的科学依据。