地球地质历史上曾发生过极端气候事件；约7亿年前，地球经历了一场持续数百万年的全球冰封：从赤道到两极，地表被厚冰覆盖，海洋大范围冻结，科学界将该时期称为“雪球地球”。但这一阶段到底有多冷，长期以来仍缺少可靠的定量证据。中国科学院地质与地球物理研究所研究团队采用新方法推进了这一问题的解答。他们将铁同位素作为“古温度计”，对远古“铁建造”开展分析。“铁建造”是一类由富铁层与富硅层交替组成的古老沉积岩，也是现代钢铁冶炼的重要矿石来源。研究发现，约7亿年前“雪球”时期的“铁建造”中，铁同位素值表现为地质历史上罕见的“系统性偏正”特征，这一异常信号指向极低温的形成环境。基于温度与同位素分馏之间的物理化学关系，研究团队推算出“雪球地球”期间“铁建造”形成环境的温度约为零下15摄氏度，误差为正负7摄氏度。该温度比现代最寒冷的深海环境还低近20摄氏度，表明当时海洋条件极端严酷。随之而来的问题是：在如此低温下，海水为何没有完全结冰？研究团队的更调查给出了线索。他们发现，当时局部海水盐度极高，可将冰点降低至约零下11摄氏度。这类高盐卤水很可能形成于巨大冰架底部，机制类似现代南极的“冰泵”循环——冰架的融冻过程持续排出盐分，使底层逐步形成低温、高盐的特殊微环境。该发现与温度推算结果相互印证，形成较为完整的证据链。这项研究的意义不止于给出一个温度数值。研究首次为“雪球地球”的极寒海洋环境提供了定量证据，并提示在全球冰封背景下，海洋中仍可能存在局部特殊微环境。这为理解早期生命在极端气候下可能的栖息空间与生存方式提供了新线索，也为认识地球气候剧烈变化的规律、评估未来气候演变提供了参考。
从“究竟有多冷”到“能够量化多冷”，关键在于方法创新与证据链的建立。此次研究以铁同位素为线索，对“雪球地球”局部海洋温度给出定量约束，不仅为重建地球极端气候提供了新的参照，也再次提示：即使在看似彻底的冰封之下，地球系统仍可能保有复杂的微环境与循环通道。对这些微环境的识别与解释，将有助于深化对气候突变、海洋化学演化及生命韧性的整体理解。