科技日?qǐng)?bào)記者 吳純新 通訊員 孫彥欽?趙婧萱

(資料圖片)

5日，記者從中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）獲悉，該校童金南教授團(tuán)隊(duì)的研究成果《馬里諾雪球地球晚期中緯度存在海洋真核藻類的宜居環(huán)境》，日前在線發(fā)表于《自然·通訊》。該研究進(jìn)展為認(rèn)識(shí)和理解“雪球地球”時(shí)期生物如何生存和演化這一關(guān)鍵科學(xué)問題提供新的認(rèn)識(shí)。

論文第一作者和通訊作者，該校生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋虎躍研究員介紹，距今6億年到7億年以前，地球發(fā)生過兩次極為漫長、嚴(yán)重的冰凍事件，即新元古代的斯圖特冰期和馬里諾冰期。兩次事件中，地球表層冰蓋迅速擴(kuò)張至低緯度赤道地區(qū)，形成了全球冰封的局面，該狀態(tài)持續(xù)數(shù)千萬年之久，是地質(zhì)歷史上最嚴(yán)重的冰室氣候事件，?這就是“雪球地球”時(shí)期。

新元古代的“雪球地球”事件對(duì)早期生命演化起著關(guān)鍵性作用，伴隨“雪球地球”的消亡，海洋快速增氧，早期動(dòng)物開始出現(xiàn)。

當(dāng)前，國際學(xué)者對(duì)“雪球地球”的模式和成因仍存在很大爭議，主要存在兩種主流學(xué)術(shù)觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為“雪球地球”時(shí)期全球冰封，在低緯度冰蓋表層可能存在冰錐或冰洞；另外一種觀點(diǎn)認(rèn)為，“雪球地球”并非全球冰封，氣候模擬結(jié)果顯示低緯度赤道地區(qū)存在開放水域。

然而，這兩種假說都不能很好地解釋“雪球地球”時(shí)期，生物如何生存和演化的關(guān)鍵科學(xué)問題。

早在2015年，童金南教授團(tuán)隊(duì)的葉琴博士在《地質(zhì)學(xué)》雜志上報(bào)道了產(chǎn)自華南神農(nóng)架地區(qū)宋洛剖面南沱組（6.35億年前，馬里諾冰期時(shí)期）黑色頁巖地層中的宏體碳質(zhì)壓膜化石，其中部分被解釋為底棲宏體藻類，被稱為“宋洛生物群”，填補(bǔ)了成冰紀(jì)雪球地球時(shí)期宏體古生物化石空白。

但是“宋洛生物群”的古海洋環(huán)境背景如何？在“雪球地球”中如何為生物提供宜居場所？這類科學(xué)問題尚未解決。

為此，宋虎躍聯(lián)合國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者，對(duì)湖北省神農(nóng)架地區(qū)“宋洛生物群”產(chǎn)出層位（黑色頁巖層）和相鄰的冰磧巖層位，開展系統(tǒng)的碳同位素、氮同位素、鐵組分沉積地球化學(xué)研究，旨在揭示同時(shí)期的古環(huán)境特征。鐵組分?jǐn)?shù)據(jù)顯示，當(dāng)時(shí)的底層水體為缺氧環(huán)境，全巖和干酪根氮同位素結(jié)果顯示海洋中存在完整的有氧氮生物地球化學(xué)循環(huán)過程，指示表層海水為有氧環(huán)境。

與前人的研究結(jié)果不同，黑色頁巖層位較高的有機(jī)碳含量和有機(jī)碳同位素組成指示相對(duì)較高的初級(jí)生產(chǎn)力水平。依據(jù)相關(guān)研究恢復(fù)的成冰紀(jì)全球古地理圖，“宋洛生物群”所在的宋洛剖面位于北半球中緯度地區(qū)（北緯30到40度之間）。

綜合古生物化石和地球化學(xué)證據(jù)，上述研究對(duì)此前的“雪球地球”模型進(jìn)行修訂，提出了一個(gè)中—低緯度地區(qū)同時(shí)存在開闊海水環(huán)境的新模型，擴(kuò)張的有氧開闊水域?yàn)槌杀o(jì)需氧底棲宏體藻類的演化提供了宜居環(huán)境。

（中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）供圖）

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