Pärlemor eller nacre (uttalas nay-ker), det glänsande, hård-som-naglar biomineral som kantar några snäckskal, har visat sig vara en trogen uppteckning av gammal havstemperatur.

Skriver online torsdag, 15 december i tidningen Earth and Planetary Science Letters , ett team som leds av University of Wisconsin-Madison fysik professor Pupa Gilbert beskriver studier av de fysiska egenskaperna hos nacre i moderna och fossila skal som visar att biomineralen ger en exakt registrering av temperaturen när materialet bildas, lager på lager, i en blötdjur.

"Vi kan mycket exakt korrelera den tjocka tablettens tjocklek med temperaturen, säger Gilbert, förklarar att pärlemor bildas när blötdjur lägger ner mikroskopiska polygonala tabletter av mineralet aragonit som tegel för att bygga lager av den blanka biomineralen.

Arbetet är viktigt eftersom det ger forskare en ny och potentiellt mer exakt metod för att mäta gamla havstemperaturer, förbättring av metoder som nu används tillsammans med andra biomineraler för att reta upp protokollet över de miljöförhållanden vid vilka materialen bildades tidigare.

"Alla andra mäter temperaturer i den antika världen med hjälp av kemiska proxies, säger Gilbert, referensmetoder som, till exempel, användningsförhållanden för isotopiskt syre inlåst i små fossila skal gjorda av marina mikroorganismer som kallas Foraminifera för att få en ögonblicksbild av havstemperaturerna i det avlägsna förflutna.

Metoden som Gilbert och hennes medarbetare har utarbetat är utomordentligt enkel:med hjälp av bara ett skannande elektronmikroskop och ett tvärsnitt av skal, det är möjligt att mäta tjockleken på de skiktade mikroskopiska tabletterna som består av nacre i ett skal. Tjockleken på tabletterna, förklarar Gilbert, korrelerar med havstemperaturen mätt i moderna skal när havstemperaturer var kända vid den tidpunkt då skalen bildades.

Det nya arbetet av forskarna från Wisconsin, Harvard, och Lawrence Berkeley National Laboratory tillhandahåller ett nytt fysiskt tillvägagångssätt för att mäta tidigare klimat, säger Gilbert, en expert på biomineralbildning.

"Om det du mäter är en fysisk struktur, du ser det direkt, "säger Gilbert." Du mäter bara tablettjockleken, avståndet mellan linjerna, och det motsvarar temperaturen. När temperaturen är varmare, lagren blir tjockare. "

Den nya studien tittade på fossila prover av nacre så gamla som 200 miljoner år från en blötdjur i familjen Pinnidae, stor, snabbt växande saltvatten musslor som lever i grunda havsmiljöer. I dag, som i det avlägsna förflutna, tvåskalarna är utbredda i tropiska och tempererade kust- och grunda kontinentalsockelmiljöer.

Den nya metoden är potentiellt mer exakt, Gilbert noterar, eftersom fossilskalens kemi kan ändras genom diagenes. Diagenes sker över geologisk tid, under eller efter att sediment regnar ner på havsbotten för att bilda sedimentärt berg. Fossila skal kan delvis lösa sig och fälla ut igen som kalcit, som fyller sprickor i aragonitnacre, vilket snedvrider den kemiska analysen av ett prov, om det analyseras som ett bulkprov.

"Om kemin förändras efter att ett fossil har dött, bildningskemin bevaras inte nödvändigtvis, "säger Gilbert. Å andra sidan, "om den fysiska strukturen förändras genom diagenes, du kommer genast att märka att nacre inte längre är lager, och så kommer du att veta att det inte är värt att analysera det området. Om bara några få tabletter bevaras, deras tjocklek kan enkelt mätas "vilket innebär att den nya tekniken kan öka nuvarande geokemiska metoder som används för att bedöma tidigare temperaturer, och därmed hjälpa till att rekonstruera forntida klimat, särskilt de grunda marina miljöerna som bevarar de flesta av världens fossila rekord av ryggradslösa djur.

Familjen blötdjur i den nya studien har bott i världshaven i mer än 400 miljoner år, potentiellt lämnar ett tydligt register över havstemperaturer i det avlägsna förflutna. För att bedöma klimatet, rekordet är värdefullt eftersom det inte bara säger något om tidigare klimat, men data kan också hjälpa modellerare att förutse framtida klimat- och miljöförändringar.

"Det enda du kan göra för att förstå klimatet i framtiden är att titta på klimatet i det förflutna, "Konstaterar Gilbert.