【科学·近距离】
作者：刘晓倩（中国科学院青藏高原研究所高级工程师）
牡蛎是一道餐桌上的美味，但很多人可能不清楚，它还能记录环境的变化和南北极的冰盖。
以牡蛎化石为代表的增生生物壳体，如同树木年轮，每年形成明暗交替的生长纹层——夏季高温时，壳层生长较快、结构疏松，形成“亮带”；冬季低温时，生长减缓、结构致密，形成“暗带”。
那么，是不是能从这类化石上，找到远古地球的环境信息呢？
答案是肯定的。早在2014年，中国科学院青藏高原研究所研究员丁林院士团队提出，可以利用介形虫化石明暗相间的季节性壳体环带，进行氧同位素古高度计的重置检验方法。于是，他们为冈底斯山和喜马拉雅山判定了究竟谁是兄、谁是弟——冈底斯山是比喜马拉雅山更古老的山脉。
丁林说：“双壳类等软体生物的壳体是连接地表各圈层的时空桥梁，精细记录着地球气候节律与生态更替的内在关联，启迪我们从深时之境中探寻生态文明的未来之路。”
这次，研究者试图用牡蛎来解答温室地球背景下海洋和冰川的情况——1.4亿年前的温室地球时期，海洋表层温度如何变化？极地冰川是否存在？
研究团队通过精准识别大型耙牡蛎化石壳体生长纹层，进行高分辨率微区采样，通过岩相学（扫描电镜和阴极发光显微镜）和地球化学（锶同位素，成岩识别元素锰和铁含量测定）的方法确定，化石并未受到后期成岩作用的改造，从中提取了气候季节性变化的高分辨信号。结合全球气候模型，团队模拟了不同二氧化碳浓度下的海表温度、海水氧同位素值和盐度分布，验证了基于生物碳酸盐岩团簇同位素温度计所获取数据的可靠性。
结果显示，在白垩纪早期大洋缺氧事件全球降温时期，牡蛎化石记录的南半球中纬度地区，冬季海水温度比夏季低10-15℃，这一数据与现今同纬度地区季节性海水温度变化幅度相似；海水氧同位素数值的波动表明，部分淡水可能以季节性冰盖—冰川融水的形式注入海洋，类似现代格陵兰冰盖夏季消融的情景。中国科学院青藏高原研究所博士何松林说：“这意味着，早白垩世温室世界就像一首交响乐，温暖的主旋律中偶尔穿插着冰川的短促音符。”
这一研究，首次重构了温室地球时期海洋表层温度的季节性波动历史，发现了早白垩世时期（139.8~132.9百万年前）地球具有显著的季节性温差和极地冰盖—冰川周期性消融现象。突破了以往“温室地球背景下海水表层温度季节变化微弱、冰川活动罕见”的传统认知，揭示了温室地球气候的复杂性与多变性，并且预言未来全球气候不断变暖从而导致两极冰盖完全消失之前，会出现周期性冰盖—冰川活动的中间状态。
当前，全球变暖常被简化为“温度持续上升”，但这一研究提醒人们：气候系统具有高度非线性特征。温室气体浓度升高可能加剧季节差异，导致极端天气频发，而非均匀升温。研究推测，早白垩世的短暂冰川活动可能由巴拉那—伊腾德卡火山活动的负反馈与地球轨道周期变化等因素共同驱动。中国科学院青藏高原研究所博士王天洋说：“这提示我们，即使在全球变暖的今天，局部地区的重大地质事件叠加人类活动，也会导致出现意料之外的降温事件。”
《光明日报》（2025年05月08日 16版）
来源： 光明网-《光明日报》
