Геологи создали новую временную шкалу изменений климата в палеозое
Понять, каким был климат сотни миллионов лет назад, непросто. Теперь геологи смогли заглянуть глубже в прошлое, используя изотопный анализ мелких пород
Чтобы выяснить, какие температуры были на Земле миллионы лет назад, ученые анализируют окаменелости, в частности, остатки древних панцирных организмов. Состав раковин морских организмов зависит от концентрации солей в морской воде, а эта концентрация в свою очередь зависит от температуры окружающей среды. Измеряя относительное содержание двух изотопов кислорода — под номерами 16 и 18 — в известняке раковин, можно узнать многое о климате древней Земли.
Например, отношение концентраций 18O к 16O увеличивается по мере охлаждения среды. Используя этот факт, американские ученые составили новую временную шкалу изменений климата в период с 510 по 440 миллионов лет назад. Авторы анализировали концентрацию изотопов кислорода в карбонатных раковинах, но с помощью полученных данных смогли восстановить хронологию изменения климата только в конце раннего палеозоя.
Чтобы глубже погрузиться в прошлое, исследователи решили изучить карбонаты, содержащиеся в мелкой породе. Ранее считалось, что изотопный состав в них не является источником достоверной информации, так как такая порода подвержена химическим превращениям и диффузии солей.
Чтобы увидеть, могут ли карбонатные мелкие породы нести информацию о температуре окружающей среды, ученые использовали метод «геохимии концентрированных изотопов», в котором анализируется количество карбонат-анионов, образовавшихся из двух тяжелых изотопов — кислорода-18 и углерода-13. Вероятность образования такого соединения в карбонатных мелких породах зависит от температуры, но не от химического состава воды, из которой осела соль.
Исследователи проверили свой метод на образцах карбонатных пород, которые были извлечены из двух мест: одного на Шпицбергене — архипелаге в Северном Ледовитом океане — и другого в западной части Ньюфаундленда. Ученые обнаружили, что эти образцы практически не изменили своего химического состава с момента образования и до сих пор несут информацию о температуре, при которой они образовались.
Основываясь на этих данных, исследователи смогли получить 10 различных значений для нанесения на график, описывающий изменение температуры в раннем палеозое. Максимальная температура, согласно полученным данным, находилась в районе 50°C и была зафиксирована примерно 480 миллионов лет назад. Минимум температур наблюдался в конце раннего палеозоя — тогда температура упала до примерно 26°C.
Исследование опубликовано в журнале PNAS.