1.4亿年前，温室地球时期，海洋表层温度如何变化？极地冰川是否存在？科学家解密牡蛎化石中的“气候探针”。
中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所丁林院士领衔的碰撞隆升及影响团队联合德国森肯贝格生物多样性和气候研究中心、英国布里斯托大学和马达加斯加塔那那利佛大学等单位，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（1.398-1.329亿年前）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。
该成果5月3日在线发表于国际知名学术期刊《科学进展》，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，为深刻理解地球气候演化和预知未来全球生态情景提供了全新的视角和依据。
牡蛎化石：精细记录温室地球气候节律
“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。”本文通讯作者丁林院士表示。
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”。
基于这一思想，早在2014年，丁林院士团队提出，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，揭示了冈底斯山是比喜马拉雅山更古老的山脉。
1.4亿年前：温暖主旋律中穿插短促冰川音符
本次研究中，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，通过多种测定方法，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（HadCM3），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。
论文第一作者何松林博士比喻：“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。”
推测未来：全球变暖中会出现意外降温事件
当前全球变暖常被简化为“温度持续上升”，但这一研究提醒我们：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。
论文通讯作者和共同第一作者王天洋博士表示：“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。”
此前，研究团队通过分析位于藏南江孜地区的箭石化石，已提出在早白垩世瓦兰今期全球降温期间，大陆冰盖的总体积或达到现今南极冰盖体积的一半。此次成果不仅再次印证了该时期气候变化的复杂性，也丰富了我们对温室气候背景下海陆相互作用机制的科学理解。
“这项研究如同为古老气候图景打开一扇新窗，打破温室气候单一叙事，照见地球系统深层的季节律动与冰冻回声。”本文国际合作者之一，德国森肯贝格生物多样性与气候研究中心安德烈亚斯·穆尔赫教授说。
