牡蠣是一道餐桌上的美味，但很多人可能不清楚，它還能記錄環境的變化和南北極的冰蓋。

以牡蠣化石為代表的增生生物殼體，如同樹木年輪，每年形成明暗交替的生長紋層——夏季高溫時，殼層生長較快、結構疏鬆，形成“亮帶”﹔冬季低溫時，生長減緩、結構致密，形成“暗帶”。

那麼，是不是能從這類化石上，找到遠古地球的環境信息呢？

答案是肯定的。早在2014年，中國科學院青藏高原研究所研究員丁林院士團隊提出，可以利用介形虫化石明暗相間的季節性殼體環帶，進行氧同位素古高度計的重置檢驗方法。於是，他們為岡底斯山和喜馬拉雅山判定了究竟誰是兄、誰是弟——岡底斯山是比喜馬拉雅山更古老的山脈。

丁林說：“雙殼類等軟體生物的殼體是連接地表各圈層的時空橋梁，精細記錄著地球氣候節律與生態更替的內在關聯，啟迪我們從深時之境中探尋生態文明的未來之路。”

這次，研究者試圖用牡蠣來解答溫室地球背景下海洋和冰川的情況——1.4億年前的溫室地球時期，海洋表層溫度如何變化？極地冰川是否存在？

研究團隊通過精准識別大型耙牡蠣化石殼體生長紋層，進行高分辨率微區採樣，通過岩相學（掃描電鏡和陰極發光顯微鏡）和地球化學（鍶同位素，成岩識別元素錳和鐵含量測定）的方法確定，化石並未受到后期成岩作用的改造，從中提取了氣候季節性變化的高分辨信號。結合全球氣候模型，團隊模擬了不同二氧化碳濃度下的海表溫度、海水氧同位素值和鹽度分布，驗証了基於生物碳酸鹽岩團簇同位素溫度計所獲取數據的可靠性。

結果顯示，在白堊紀早期大洋缺氧事件全球降溫時期，牡蠣化石記錄的南半球中緯度地區，冬季海水溫度比夏季低10-15℃，這一數據與現今同緯度地區季節性海水溫度變化幅度相似﹔海水氧同位素數值的波動表明，部分淡水可能以季節性冰蓋—冰川融水的形式注入海洋，類似現代格陵蘭冰蓋夏季消融的情景。中國科學院青藏高原研究所博士何鬆林說：“這意味著，早白堊世溫室世界就像一首交響樂，溫暖的主旋律中偶爾穿插著冰川的短促音符。”

這一研究，首次重構了溫室地球時期海洋表層溫度的季節性波動歷史，發現了早白堊世時期（139.8~132.9百萬年前）地球具有顯著的季節性溫差和極地冰蓋—冰川周期性消融現象。突破了以往“溫室地球背景下海水表層溫度季節變化微弱、冰川活動罕見”的傳統認知，揭示了溫室地球氣候的復雜性與多變性，並且預言未來全球氣候不斷變暖從而導致兩極冰蓋完全消失之前，會出現周期性冰蓋—冰川活動的中間狀態。

當前，全球變暖常被簡化為“溫度持續上升”，但這一研究提醒人們：氣候系統具有高度非線性特征。溫室氣體濃度升高可能加劇季節差異，導致極端天氣頻發，而非均勻升溫。研究推測，早白堊世的短暫冰川活動可能由巴拉那—伊騰德卡火山活動的負反饋與地球軌道周期變化等因素共同驅動。中國科學院青藏高原研究所博士王天洋說：“這提示我們，即使在全球變暖的今天，局部地區的重大地質事件疊加人類活動，也會導致出現意料之外的降溫事件。”

（作者：劉曉倩，系中國科學院青藏高原研究所高級工程師）

分享讓更多人看到