盐可能在7亿年前帮助地球变成了一个冰封的世界

《雪球地球》的艺术表现。图片来源：Song 等，2023年。DOI：10.1038/s41467-023-37172-x

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（汉娜·伯德）：地球可能被一种出人意料地普通的东西——盐——推入了更深的全球冰冻状态。大约在7亿年前，地球进入了被称为雪球地球的极端冰川期，当时冰层被认为覆盖了大部分甚至全部地表。科学家们早已知道，膨胀的冰可能推动了这一转变：随着明亮的冰层取代较暗的海水，更多阳光反射回太空，使地球进一步降温，从而形成更多冰。

现在，挪威特罗姆瑟大学——北极大学的阿克塞尔·萨缪尔斯伯格及其同事们发现了另一种可能放大这种冷却的反馈：海冰表面的盐晶体积累。他们的模型表明，这些晶体可能使冰面反射性更强，帮助雪球地球事件初期迅速下降温度。

这个想法从海水在温度极低时会发生什么开始。虽然水会结冰，但溶解在海水中的盐分并非全部成为冰的一部分。相反，随着海冰形成并变冷，盐分会逐渐集中在剩余的液体中。在足够低的温度下，部分盐最终会结晶。如果表面的冰慢慢从固态冰转变为水蒸气——这一过程称为升华——盐晶体可能会被留下，积累在表面形成一层薄薄的层。

这很重要，因为盐晶体可以非常明亮。在之前的实验室实验中，研究人员发现，在极冷海冰上形成的盐壳可以反射约93%的入射阳光。作为对比，新雪反射率约为83%，而融化的裸露海冰约为67%。

研究人员称这一过程为盐反照率反馈。反照率只是衡量表面反射阳光的量度，所以高反照率表面反射更多阳光，吸收的能量更少，使温度更容易下降。在这种情况下，温度下降使得更多盐分结晶，使表面更亮，并引发更多冷却。

该过程类似于更为人所知的冰反照反馈，被认为在雪球地球中起到了重要作用。随着冰层扩散，其明亮的表面反射的阳光比它所替代的较暗海洋更多，减少地球吸收的能量，推动进一步降温。

这项发表在《过去气候》上的新研究表明，一旦地球足够寒冷，盐可能加剧了这一效应。为了验证这一想法，研究人员将盐沉积物纳入一个简化的气候模型，使他们能够探索地球气候如何稳定地进入不同的状态。

他们的模型包括热带周围裸露的海冰区域，预计蒸发量将超过降雪量。雪球地球上的大气环流可能将水蒸气从这些区域带走，使冰层暴露出来。随着冰层升华，盐晶体可能在冰表面积累。

在研究人员纳入这一过程后，模型产生了两种可能的稳定雪球地球态：一种有盐沉积，另一种没有。盐覆盖的州明显更冷。在模型条件下，从温暖无冰气候过渡到雪球地球，往往直接导致更冷、覆盖盐分的状态。

该模型展示了随着能量（辐射强迫）变化，地球气候可能在不同稳定状态之间变化。覆盖盐分的雪球地球状态更冷，需要更多的大气二氧化碳来触发融化，而雪球地球则没有盐分沉积。图片来源：Samuelsberg 等，2026年。

结果表明盐在雪球地球事件的早期阶段可能尤为重要。随着地球冷却，暴露海冰上积累的盐分可能增加了反射率，减少了吸收的阳光，进一步降低了气温。

模型表明，这种反馈可能从低于约−36°C（−33°F）的温度开始，而海水几乎完全结冰的点。不同的盐类结晶温度不同，有些在约−8°C（18°F）开始沉淀，另一些则在−23°C（−9°F）开始沉淀。这意味着盐晶体可能在冷却过程较早阶段就开始积累。

这可能会让完全冰冻的星球转变更难阻止。在模型中，即使是部分盐矿也不稳定，最终被覆盖热带裸海冰的盐分所取代。

盐覆盖的状态也更难逃脱。融化冰层所需的大气二氧化碳含量远大于无盐版本。由于二氧化碳是一种温室气体，二氧化碳浓度的上升会通过在大气中捕获更多热量，逐渐使地球变暖，导致冰层流失。

这些发现并不意味着盐是导致整个地球结冰的原因。相反，研究人员提出，这作为一种额外的反馈，可能在冰川已经广泛形成时加强了冷却。最初是什么推动地球进入雪球状态，至今仍是一个悬而未决的问题。

此外，盐矿是否可能形成并存活足够长的时间以产生重大气候影响，也存在不确定性。例如，模型中不包括海冰的运动。随着时间推移，由降雪形成的冰可能向热带流淌，可能稀释了形成晶体的咸海冰。

其他过程也可能削弱了这种效果。云层可能遮挡明亮的盐表面，尘埃可能覆盖晶体，降低其反射率。风可以将盐分重新分布到有降雪的地区，防止大量积雪堆积。

目前，这项研究更应被视为雪球地球谜题中的一块新拼图，而非对地球深度冰冻的完整解释。它表明，一旦地球海洋开始结冰，留下的盐分可能帮助地球变得更加明亮，甚至可能更加寒冷。

作者表示，未来的气候模型应研究当冰层移动、云和风等因素纳入后，这种反馈强度有多强。如果这种效应能通过更详细的测试，盐分降水可能会成为地球历史上最剧烈气候转变之一中被忽视的角色。

Aksel Samuelsberg 等，《从盐反照反馈放大雪球地球冷却》，《过去气候》（2026）。DOI：10.5194/cp-22-1499-2026