University of Oklahoma postdoktorala forskaren Merhdad Sardar Abadi arbetar i Dr Lynn Soreghans labb där de använder en mängd olika kemikalier för att isolera silikatpartiklar och avslöja 300 miljoner år gammalt damm. Kredit:OU
Damm spelar en avgörande roll för vår planets liv och hälsa. I vår moderna värld, dammburna näringsämnen som färdas i stora dammstormar från Saharaöknen gödslar jorden i Amazonas regnskog och matar fotosyntetiska organismer som alger i Atlanten. I tur och ordning, det är de organismerna som andas in koldioxid och driver ut syre.
Mehrdad Sardar Abadi, en forskare vid Mewbourne College of Earth and Energy School of Geosciences och skolans chef Lynn Soreghan, ledde en studie med forskare från Florida State University, Massachusetts Institute of Technology, Hampton University och College of Charleston, att förstå dammets roll på jordens atmosfär i djup tid — för 300 miljoner år sedan.
För att göra denna forskning, laget behövde hitta forntida atmosfäriskt damm, som ledde dem till resterna av ett grunt marint ekosystem i dagens Iran.
I likhet med områden i vår moderna värld som Bahamas, dessa grunda marina ekosystem kan inte överleva om de inte befinner sig i orört vatten från flodavrinning, Sardar Abadi förklarade. Genom att rikta in systemen, Sardar Abadi och Soreghan visste att silikatpartiklar de hittade skulle ha deponerats genom luften och inte från en flod.
Sardar Abadi och Soreghan identifierade och tog prov på damm som fångats i karbonatstenar från två intervaller av kalksten som nu finns bevarade i utklipp i bergen i norra och centrala Iran.
Stenar utsattes sedan för en rad kemiska behandlingar för att utvinna det gamla dammet. Det som fanns kvar var silikatmineraler som lera och kvarts som kom in i miljön som luftburna partiklar – 300 miljoner år gammalt damm.
Forntida damm i handen, Sardar Abadi kunde avgöra hur mycket damm det var i sen paleozoisk atmosfär. Deras resultat antydde att jordens atmosfär var mycket dammigare under denna antika tid. Arbetar med medarbetare vid Florida State University, han utförde geokemiska tester för att analysera järnet i proverna. Dessa tester visade att det gamla dammet också innehöll anmärkningsvärda proportioner av mycket reaktivt järn - en särskilt rik källa till detta viktiga mikronäringsämne.
Även om järn inte är det enda mikronäringsämnet som potentiellt kan transporteras i damm, man uppskattar att detta forntida stoft innehöll dubbelt så mycket biotillgängligt järn som det moderna stoft som gödslar Amazonas regnskog.
Detta stenexemplar består nästan helt av fossiliserade cyanobakterier som en gång levde i ett gammalt grunt hav. Deras spridning minskade mängden koldioxid i atmosfären men konkurrerade också ut annat liv i forntida hav. Kredit:University of Oklahoma
Denna kraftfulla dammbefruktning ledde till en massiv ökning av marina fotosyntetisatorer. Drivs av järnrikt damm, alger och cyanobakterier tog in koldioxid och drev ut syre. Forskare spekulerar att denna åtgärd, verksamma under miljontals år, förändrat planetens atmosfär.
"Högre mängder hos primärproducenter som växter och alger kan leda till högre kolavskiljning, hjälpa till att förklara nedgångar i atmosfärens koldioxid för omkring 300 miljoner år sedan, sa Sardar Abadi.
"Om det vi ser från våra prover hände på en global skala, det betyder att dammgödslingseffekten drog ner koldioxid i atmosfären och var en ganska betydande del av kolcykeln under denna tid i jordens historia, sa Soreghan.
En kolsekvestreringsmetod som forskare har föreslagit är att tillsätta biotillgängligt järn till isolerade delar av havet som är så avlägsna och långt ifrån dammhaltiga kontinenter, de är i huvudsak öknar. Forskare som har försökt detta i liten skala har dokumenterat resulterande växtplanktonblomningar.
Men, Soreghan varnade, ingen vet de oavsiktliga konsekvenserna av att göra detta i stor skala. Det är därför Sardar Abadi och teamet av forskare grävde i djup tid för svar.
"Jordens geologiska rekord är som en laboratoriebok. Den har kört ett oändligt antal experiment. Vi kan öppna jordens labbbok, rekonstruera vad som hände i det förflutna och se hur jorden reagerade på dessa ibland mycket extrema tillstånd, sa Soreghan.
Data och synteser hjälper till att begränsa och förfina datorklimatmodeller. Ju längre tillbaka in i den djupa tiden en modellare går, desto mer obegränsade variabler finns. Genom att tillhandahålla data, modeller kan vara mer exakta.
"Genom att gå ner i tiden, vi kan avslöja de mest extrema tillstånd som jorden och atmosfären har upplevt, "sa Soreghan." Den informationen kan potentiellt hjälpa oss att lösa problem idag. "
Teamets forskning publicerades nyligen i Geological Survey of Americas tidskrift, Geologi .
