Små fossiler afslører spor til jordens klima for en halv milliard år siden

Et internationalt samarbejde mellem forskere, ledet af University of Leicester, har undersøgt Jordens klima for over en halv milliard år siden ved at kombinere klimamodeller og kemiske analyser af fossile skaller på omkring 1 mm lange.

Forskningen, udgivet i Videnskabens fremskridt , tyder på, at tidlige dyr diversificerede i et klima, der ligner det, dinosaurerne levede i.

Dette tidsinterval er kendt for 'den kambriske eksplosion', den tid, hvor repræsentanter for de fleste af de store dyregrupper første gang optræder i fossiloptegnelsen. Disse omfatter de første dyr, der producerede skaller, og det er disse shelly fossiler, som forskerne brugte.

Forskere har længe troet, at den tidlige kambriske periode sandsynligvis var et drivhusinterval i Jordens klimahistorie, en tid, hvor der ikke var permanente polarisen.

Indtil nu, imidlertid, videnskabsmænd har kun haft en fornemmelse af, hvordan det kambriske klima var på grund af de typer sten, der blev aflejret på dette tidspunkt - mens det længe har været antaget, at klimaet var varmt, specifikke detaljer er stort set forblevet et mysterium.

Data fra de små fossile skaller, og data fra nye klimamodelkørsler, viser, at havtemperaturer på høj breddegrad (~65 °S) var over 20 °C. Det virker meget varmt, men det ligner nyere, bedre forstået, drivhusklimaer som i den sene kridtperiode.

Thomas Høring, en ph.d.-studerende fra University of Leicester's School of Geography, Geologi og miljø, forklaret:"Fordi forskere ikke direkte kan måle havtemperaturer fra en halv milliard år siden, de skal bruge proxy-data - det er målbare størrelser, der reagerer på en forudsigelig måde på skiftende klimavariabler som temperatur. I dette studie, vi brugte oxygenisotopforhold, som er et almindeligt brugt palæotermometer.

"Vi brugte derefter syre til at udvinde fossiler på omkring 1 mm lange fra blokke af kalksten fra Shropshire, Storbritannien, dateret til mellem 515 - 510 millioner år gammel. En omhyggelig undersøgelse af disse små fossiler afslørede, at nogle af dem har en usædvanlig velbevaret skalkemi, som ikke har ændret sig, siden de voksede på den kambriske havbund."

Dr Tom Harvey, fra Geografiskolen, Geologi og miljø, tilføjet:"Mange havdyr inkorporerer kemiske spor af havvand i deres skaller, når de vokser. Den kemiske signatur går ofte tabt over geologisk tid, så det er bemærkelsesværdigt, at vi kan identificere det i så gamle fossiler."

Analyser af iltisotoperne af disse fossiler antydede meget varme temperaturer for høje breddegrader (~65 °S), sandsynligvis mellem 20 °C til 25 °C.

For at se, om disse var mulige havtemperaturer, forskerne kørte derefter klimamodelsimuleringer for det tidlige kambrium. Klimamodelsimuleringerne tyder også på, at Jordens klima var i en 'typisk' drivhustilstand, med temperaturer svarende til nyere, og bedre forstået, drivhusintervaller i Jordens klimahistorie, som den sene mesozoikum og tidlig cenozoikum.

Ultimativt, disse fund er med til at udvide vores viden om de tidlige dyr i perioden og det miljø, de levede i.

Thomas Hearing sagde:"Vi håber, at denne tilgang kan bruges af andre forskere til at opbygge et klarere billede af gamle klimaer, hvor konventionelle klimaproxydata ikke er tilgængelige."

Forskningen blev udført som et internationalt samarbejde med forskere fra University of Leicester (UK), British Geological Survey (BGS; UK), og CEREGE (Frankrig). Dette samarbejde samlede ekspertise inden for geokemi, palæontologi og klimamodellering for at tackle dette langvarige problem.

Forskerne har været medforfatter til en åben adgang (offentligt tilgængelig) papir i tidsskriftet Videnskabens fremskridt .