Havets temperaturer trofast registreret i perlemor

Perlemor eller nacre (udtales nay-ker), det skinnende, hårdfør biomineral, der beklæder nogle muslingeskaller, har vist sig at være en trofast registrering af oldtidens havtemperatur.

Skriver online torsdag, 15. december, i journalen Earth and Planetary Science Letters , et hold ledet af University of Wisconsin-Madison fysikprofessor Pupa Gilbert beskriver undersøgelser af de fysiske egenskaber ved perlemor i moderne og fossile skaller, der viser, at biomineralet giver en nøjagtig registrering af temperaturen, efterhånden som materialet dannes, lag på lag, i et bløddyr.

"Vi kan meget nøjagtigt korrelere nacre tablet tykkelse med temperatur, " siger Gilbert, forklarer, at perlemor dannes, når bløddyr lægger mikroskopiske polygonale tabletter af mineralet aragonit som murværk for at bygge lag af det skinnende biomineral.

Arbejdet er vigtigt, fordi det giver forskerne en ny og potentielt mere nøjagtig metode til at måle gamle havtemperaturer, forbedring af metoder, der nu bruges sammen med andre biomineraler, for at aflæse registreringen af ​​de miljømæssige forhold, hvor materialerne blev dannet i en fjern fortid.

"Alle andre måler temperaturer i den gamle verden ved hjælp af kemiske proxyer, " siger Gilbert, referencemetoder, for eksempel, brugsforhold mellem isotopisk ilt fastlåst i bittesmå fossile skaller fremstillet af marine mikroorganismer kendt som Foraminifera for at få et øjebliksbillede af havets temperaturer i en fjern fortid.

Metoden, som er udtænkt af Gilbert og hendes samarbejdspartnere, er usædvanlig enkel:kun ved at bruge et scanningselektronmikroskop og et tværsnit af skal, det er muligt at måle tykkelsen af ​​de lagdelte mikroskopiske tabletter, der udgør perlemor i en skal. Tykkelsen af ​​tabletterne, forklarer Gilbert, korrelerer med havets temperatur målt i moderne skaller, når havets temperaturer var kendt på det tidspunkt, hvor skallerne blev dannet.

Det nye arbejde af forskerne fra Wisconsin, Harvard, og Lawrence Berkeley National Laboratory giver en ny fysisk tilgang til at måle tidligere klima, siger Gilbert, ekspert i biomineraldannelse.

"Hvis det du måler er en fysisk struktur, du ser det direkte, "siger Gilbert." Du måler bare nacre tablet tykkelse, linjeafstanden, og det svarer til temperaturen. Når temperaturen er varmere, lagene bliver tykkere."

Den nye undersøgelse kiggede på fossile prøver af Nacre så gamle som 200 millioner år fra et bløddyr i familien Pinnidae, stor, hurtigt voksende saltvandsmuslinger, der lever i lavvandede havmiljøer. I dag, som i en fjern fortid, muslingene er udbredt i tropiske og tempererede kystnære og lavvandede kontinentalsokkelmiljøer.

Den nye metode er potentielt mere præcis, Gilbert bemærker, fordi fossile skallers kemi kan ændres ved diagenese. Diagenese sker over geologisk tid, under eller efter sedimenter regner ned på havbunden for at danne sedimentær sten. Fossile skaller kan delvist opløses og genudfældes som calcit, som fylder revner i aragonitnacre, dermed skævvridning af den kemiske analyse af en prøve, hvis det analyseres som en bulkprøve.

"Hvis kemien ændrer sig efter et fossils død, dannelseskemien er ikke nødvendigvis bevaret, " siger Gilbert. På den anden side, "hvis den fysiske struktur ændres ved diagenese, du vil straks bemærke, at Nacre ikke længere er lagdelt, og så ved du, at det ikke er værd at analysere dette område. Hvis blot nogle få perlemor-tabletter er bevaret, deres tykkelse kan let måles "hvilket betyder, at den nye teknik kan forøge nuværende geokemiske metoder, der er brugt til at vurdere tidligere temperaturer, og dermed hjælpe med at rekonstruere gamle klimaer, især de lavvandede havmiljøer, der bevarer det meste af verdens invertebrate fossiler.

Familien af ​​bløddyr i den nye undersøgelse har levet i verdenshavene i mere end 400 millioner år, potentielt efterlade en klar registrering af havtemperaturer i en fjern fortid. For at vurdere klimaet, rekorden er værdifuld, fordi den ikke kun siger noget om tidligere klima, men dataene kan også hjælpe modelbyggere med at forudsige fremtidige klima- og miljøændringer.

"Det eneste, du kan gøre for at forstå klimaet i fremtiden, er at se på klimaet i fortiden, " konstaterer Gilbert.