Bali-lignende temperaturer i Wyoming? Fossiler afslører tropisk varme Nordamerika for 95 millioner år siden

En ny undersøgelse fra University of Michigan, der brugte fossile østersskaller som palæotermometre, fandt, at det lavvandede hav, der dækkede store dele af det vestlige Nordamerika for 95 millioner år siden, var lige så varmt som nutidens troper.

Undersøgelsen giver de første direkte temperaturdata fra det store hav på midten af ​​breddegraden under højden af ​​Kridt-termisk maksimum, et af planetens varmeste klimaintervaller i de sidste flere hundrede millioner år.

Resultaterne, offentliggjort online 9. maj i tidsskriftet Geology , også et fingerpeg om, hvad der kan være i vente for fremtidige generationer, medmindre emissioner af varmefangende drivhusgasser tøjles.

"Disse data indikerer, at det nordamerikanske indre under toppen af ​​Kridt-drivhuset var lige så varmt som de varmeste forhold i de moderne troper - forestil dig klimaet på Bali, Indonesien, på steder som Utah eller Wyoming," sagde undersøgelsens hovedforfatter. Matt Jones, tidligere postdoktor ved University of Michigan, nu ved Smithsonian Institution's National Museum of Natural History.

Undersøgelsen fandt, at gennemsnitlige vandtemperaturer i den vestlige indre havvej i midten af ​​kridttiden varierede fra 28 til 34 grader Celsius (82 F til 93 F), lige så varme som moderne tropiske ekstremer som Indo-Pacific Warm Pool, som konsekvent udviser højeste vandtemperaturer over den største flade på Jordens overflade.

Atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer i midten af ​​Kridttiden er stadig et emne for debat blandt forskere, men mange undersøgelser har vist niveauer på over 1.000 ppm. Dagens niveauer er lidt over 420 ppm, men kan overstige 1.000 i slutningen af ​​dette århundrede, medmindre udledningen af ​​fossile brændstoffer begrænses, ifølge klimaforskere.

"Disse nye resultater hjælper med at løse temperaturer i Nordamerika under et peak-interval for drivhusvarme i den geologiske fortid, hvilket igen kan hjælpe os med bedre at forudsige, hvor varm Jorden kan være i fremtiden under forventet højere atmosfærisk CO₂ forhold," sagde U-M geokemiker og studiemedforfatter Sierra Petersen, en adjunkt ved Institut for Jord- og Miljøvidenskab.

For at bestemme, hvor varmt Nordamerika var under toppen af ​​Kridt-drivhusverdenen for 95 millioner år siden, analyserede forskerne 29 velbevarede østersskaller fra en fossilsamling fra U.S. Geological Survey.

Fossilerne kom fra sandstens- og skiferfremspring i Wyoming, Colorado, Utah, New Mexico og Arizona - steder, der var på samme breddegrad som i dag, men som var under vandet under Kridttiden. På det tidspunkt strakte Western Interior Seaway sig fra den Mexicanske Golf til Arktis og fra det nuværende Utah til Iowa.

Fossiler indsamlet på tværs af det vestlige indre af USA viser, at søvejen vrimlede med havliv, herunder massive muslinger, spiralskallede ammonitter og uddøde typer østers. Dinosaurer strejfede rundt på de tilstødende kystsletter.

Til den aktuelle undersøgelse brugte forskere fossile østersskaller indsamlet over flere årtier af Bill Cobban, en af ​​de fremtrædende amerikanske palæontologer i det 20. århundrede, og hans kolleger. Efterhånden som østersene voksede, inkorporerede deres skaller forskellige former eller isotoper af grundstofferne ilt og kulstof i forhold, der afslører temperaturen i det omgivende havvand.

Med et lille Dremel-bor prøvede Jones de fossile skaller og indsamlede den pulveriserede calcit. Ved hjælp af et avanceret massespektrometer i Petersens U-M-laboratorium målte forskerne isotopforholdet mellem kulstof og ilt. Specifikt så de på forekomsten af ​​den tunge carbonisotop carbon-13 og den tunge iltisotop oxygen-18, og hvor ofte de blev fundet bundet sammen i calcitkrystalstrukturen.

Denne hyppighed af binding af de to tunge isotoper, kaldet isotopklumpning, er meget følsom over for omgivelsestemperaturen, når et mineral dannes, hvilket gør det muligt for videnskabsmænd at rekonstruere tidligere temperaturer gennem en nyligt udviklet teknik kaldet klumpet isotop-palæotermometri.

"Mange generationer af geologer har studeret palæontologien og stratigrafien af ​​den vestlige indre søvej, hvilket giver forskellige ideer om tidligere klima og et grundlag af viden, der gjorde denne undersøgelse mulig," sagde Jones. "Men der eksisterede ingen direkte palæotermometermålinger - indtil nu - fra det indre af Nordamerika for toppen af ​​denne kridt-drivhusverden.

"Denne mangel på optegnelser har hindret en solid forståelse af temperaturudviklingen i Nordamerika gennem Kridttiden og temperaturens indflydelse på kontinentets marine biotas i søvejen, såvel som på terrestrisk fauna som dinosaurerne, der bebor de tilstødende kystsletter."

Nordamerikanske data fra den nye undersøgelse er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser, der brugte traditionelle iltisotop-palæotermometriteknikker på steder i åbent hav globalt, ifølge forfatterne. Disse tidligere undersøgelser, som målte forholdet mellem stabile isotoper af ilt, udledte havoverfladetemperaturer i de høje 20s C (lave 80s F) fra sub-antarktis til midten af ​​30s C (øvre 90s F) fra troperne og det sydlige mellembreddegrader.

Ud over de specifikke resultater, der kvantificerer tidligere global varme i den vestlige indre søvej, viser den nye undersøgelse også, hvordan denne særlige geokemiske teknik kan bruges til at afsløre klimaforhold i den dybe fortid, hvor tidligere teknikker har kæmpet.

"Selv efter at have arbejdet med det sammenklumpede isotop-palæotermometer i 15 år, er det stadig forbløffende for mig, at vi, givet de rigtige prøver, i det væsentlige kan dyppe et termometer i et 95 millioner år gammelt hav og finde ud af, hvor varmt det var." sagde Petersen. "Hvis vi ønsker at være i stand til bedre at forudsige, hvordan forskelligt liv på Jorden kan reagere på fremtidig opvarmning, kan konkrete temperaturestimater i tidligere varme perioder hjælpe os med at sætte øvre grænser for overlevelsesevne."