Fossile skaller afslører både global kviksølvforurening og opvarmning, da dinosaurer omkom

Påvirkningen af ​​en asteroide eller komet er anerkendt som den vigtigste årsag til masseudryddelsen, der dræbte de fleste dinosaurer og omkring tre fjerdedele af planetens plante- og dyrearter for 66 millioner år siden.

Men massive vulkanudbrud i Indien kan også have bidraget til udryddelserne. Forskere har længe diskuteret betydningen af ​​Deccan Traps-udbruddene, som begyndte før nedslaget og varede, tændt og slukket, i næsten en million år, præget af påvirkningsbegivenheden.

Nu, en University of Michigan-ledet geokemisk analyse af fossile marine bløddyrsskaller fra hele kloden giver ny indsigt i både klimaresponsen og miljømæssig kviksølvforurening på tidspunktet for Deccan Traps-vulkanismen.

Fra de samme skalprøver, forskerne fandt, hvad der ser ud til at være et globalt signal om både brat havopvarmning og tydeligt forhøjede kviksølvkoncentrationer. Vulkaner er den største naturlige kilde til kviksølv, der kommer ind i atmosfæren.

De dobbelte kemiske fingeraftryk begynder før sammenstødet og stemmer overens med begyndelsen af ​​Deccan Traps-udbruddene.

Da forskerne sammenlignede kviksølvniveauerne fra de gamle skaller med koncentrationer i ferskvandsmuslingeskaller indsamlet på et nuværende sted med industriel kviksølvforurening i Virginias Shenandoah Valley, niveauerne var nogenlunde tilsvarende.

Beviser fra undersøgelsen, som er planlagt til offentliggørelse 16. december i tidsskriftet Naturkommunikation , støtter ideen om, at Deccan Traps-vulkanismen havde klimatiske og økologiske indvirkninger, der var dybe, langvarig og global, konkluderer forskerne.

"For første gang, vi kan give indsigt i de forskellige klimatiske og miljømæssige påvirkninger af Deccan Traps vulkanisme ved at analysere et enkelt materiale, " sagde Kyle Meyer, hovedforfatter af den nye undersøgelse. "Det var utroligt overraskende at se, at nøjagtig de samme prøver, hvor havtemperaturer viste et brat opvarmningssignal, også udviste de højeste kviksølvkoncentrationer, og at disse koncentrationer var af samme størrelsesorden som et sted med betydelig moderne industriel kviksølvforurening."

Meyer udførte undersøgelsen som en del af sin doktorafhandling i U-M Institut for Jord- og Miljøvidenskab. Han er nu postdoc-forsker ved Portland State University i Oregon.

Kviksølv er et giftigt spormetal, der udgør en sundhedstrussel for mennesker, fisk og dyreliv. Menneskeskabte kilder til kviksølv omfatter kulfyrede kraftværker og håndværksmæssige guldminer. Ved Virginia's South River industrielt forurenet område, hvor forskerne samlede ferskvandsmuslingeskaller, skilte advarer beboerne om ikke at spise fisk fra floden.

"Det moderne sted har et fiskeriforbud for mennesker på grund af høje kviksølvniveauer. Så, forestille sig miljøpåvirkningen af ​​at have dette niveau af kviksølvforurening globalt i titusinder til hundredtusinder af år, " sagde U-M geokemiker og studie medforfatter Sierra Petersen, som var Meyers medrådgiver.

Forskerne antog, at de forstenede skaller af bløddyr, hovedsagelig toskallede såsom østers og muslinger, kunne samtidig registrere både kystnære marine temperaturresponser og varierende kviksølvsignaler forbundet med frigivelsen af ​​massive mængder varmefangende kuldioxid og kviksølv fra Deccan Traps.

De langlivede Deccan Traps-udbrud dannede store dele af det vestlige Indien og var centreret om tiden for Kridt-Paleogen (K-Pg) masseuddøen, 66 millioner år siden.

Undersøgelsen brugte fossile skaller indsamlet i Antarktis, USA (Alabama, Alaska, Californien og Washington), Argentina, Indien, Egypten, Libyen og Sverige. Forskerne analyserede den isotopiske sammensætning af skalkarbonatet for at bestemme havtemperaturer, ved hjælp af en nyligt udviklet teknik kaldet carbonat-klumpede isotop-palæotermometri.

De målte også mængden af ​​kviksølv i de bemærkelsesværdigt velbevarede fossile skaller og samlede den første dybtidsregistrering nogensinde af kviksølv, der er bevaret i fossiliserede biomineralrester.

I tidligere undersøgelser, registreringer af miljømæssigt kviksølv er blevet rekonstrueret fra marine sedimenter, giver indsigt i timingen og omfanget af Deccan Traps-begivenheden. Men disse optegnelser manglede en sådan direkte forbindelse til klimaresponsen. I den nye undersøgelse, begge signaler er til stede i de samme prøver – en vigtig første, ifølge forfatterne.

"Kviksølv-anomalier var blevet dokumenteret i sedimenter, men aldrig før i skaller. At have evnen til at rekonstruere både klima- og en vulkanismeindikator i nøjagtig de samme materialer hjælper os med at omgå en masse problemer relateret til relativ datering, sagde Petersen, en adjunkt i U-M Institut for Jord- og Miljøvidenskab. "Så, en af ​​de store førstepladser i denne undersøgelse er det tekniske proof of concept."

Den nye teknik forventes at have brede anvendelser til undersøgelse af masseudryddelser og klimaforstyrrelser i den geologiske rekord, ifølge forskerne.