Forskere opdager et nyt værktøj til rekonstruktion af gammel havis for at studere klimaændringer

Havis er en kritisk indikator for ændringer i Jordens klima. En ny opdagelse af forskere fra Brown University kunne give forskere en ny måde at rekonstruere havisens overflod og distributionsinformation fra den gamle fortid, som kunne hjælpe med at forstå menneskeskabte klimaforandringer, der sker nu.

I en undersøgelse offentliggjort i Naturkommunikation , forskerne viser, at et organisk molekyle ofte findes i havsedimenter på høj breddegrad, kendt som tetra-umættet alkenon (C37:4), er produceret af en eller flere tidligere ukendte arter af islevende alger. Efterhånden som haviskoncentrationen ebber og flyder, det samme gør algerne forbundet med det, såvel som de molekyler, de efterlader.

"Vi har vist, at dette molekyle er en stærk proxy for haviskoncentration, "sagde Karen Wang, en ph.d. studerende på Brown og hovedforfatter af forskningen. "Hvis vi ser på koncentrationen af ​​dette molekyle i sedimenter i forskellige aldre, kan vi tillade os at rekonstruere koncentrationen af ​​havis gennem tiden."

Andre typer alkenonmolekyler har været brugt i årevis som proxyer for havoverfladetemperatur. Ved forskellige temperaturer, alger, der lever på havoverfladen, gør forskellige mængder alkenoner kendt som C37:2 og C37:3. Forskere kan bruge forholdet mellem de to molekyler, der findes i havsedimenter, til at estimere tidligere temperaturer. C37:4 - fokus for denne nye undersøgelse - havde længe været betragtet som et problem for temperaturmålinger. Det dukker op i sedimenter taget fra tættere på Arktis, smider C37:2/C37:3 -forholdet væk.

"Det var for det meste C37:4 -alkenonen var kendt for - at smide temperaturforholdene væk, "sagde Yongsong Huang, hovedforsker ved National Science Foundation-finansieret projekt og professor i Browns Department of Earth, Miljø- og planetvidenskab. "Ingen vidste, hvor det kom fra, eller om det var nyttigt til noget. Folk havde nogle teorier, men ingen vidste det med sikkerhed. "

For at finde ud af det, forskerne undersøgte sediment- og havvandsprøver indeholdende C37:4 taget fra iskolde steder omkring Arktis. De brugte avancerede DNA -sekventeringsteknikker til at identificere de organismer, der er til stede i prøverne. Dette arbejde gav tidligere ukendte alger fra ordenen Isochrysidales. Forskerne dyrkede derefter de nye arter i laboratoriet og viste, at det virkelig var dem, der producerede en usædvanlig høj overflod af C37:4.

Det næste trin var at se, om de molekyler, der blev efterladt af disse isboende alger, kunne bruges som en pålidelig havis-proxy. At gøre det, forskerne kiggede på koncentrationer af C37:4 i sedimentkerner fra flere steder i Ishavet nær de nuværende havismargener. I den seneste tid har havis på disse steder er kendt for at have været meget følsom over for regional temperaturvariation. Det arbejde viste, at de højeste koncentrationer af C37:4 opstod, når klimaet var koldest, og isen var på sit højeste. De højeste koncentrationer dateres tilbage til Younger-Dryas, en periode med meget kolde og isnende forhold, der opstod omkring 12, 000 år siden. Da klimaet var som varmest og isen ebede ud, C37:4 var sparsom, undersøgelsen fundet.

"De korrelationer, vi fandt med denne nye proxy, var langt stærkere end andre markører, folk bruger, "sagde Huang, en stipendiat ved Institute at Brown for Environment and Society. "Ingen sammenhæng vil være perfekt, fordi modellering af havis er en rodet proces, men dette er nok omtrent lige så stærkt, som du kommer til at blive. "

Og denne nye proxy har nogle yderligere fordele i forhold til andre, siger forskerne. En anden metode til rekonstruktion af havis indebærer at lede efter fossile rester af en anden slags alger kaldet kiselalger. Men den metode bliver mindre pålidelig længere tilbage i tiden, fordi fossile molekyler kan nedbrydes. Molekyler som C37:4 har en tendens til at være mere robust bevaret, hvilket gør dem potentielt bedre til rekonstruktioner over dyb tid end andre metoder.

Forskerne planlægger at undersøge yderligere disse nye alger for bedre at forstå, hvordan de bliver indlejret i havis, og hvordan de producerer denne alkenonforbindelse. Algerne ser ud til at leve i saltlage bobler og kanaler inde i havis, men den kan også blomstre lige efter isen smelter. At forstå denne dynamik vil hjælpe forskerne med bedre at kalibrere C37:4 som en havis -proxy.

Ultimativt, forskerne håber, at den nye proxy vil muliggøre en bedre forståelse af havisens dynamik gennem tiden. Disse oplysninger ville forbedre modeller for tidligere klima, hvilket ville give bedre forudsigelser om fremtidige klimaændringer.