Ett sätt att förstå hur havets surhet kan förändras, till exempel, som svar på stigande koldioxidnivåer (CO2), är att se till historien om havsvattnets surhet. Dr. Itay Halevy från Weizmann Institute of Science har blickat till det avlägsna förflutna - ända tillbaka till jordens tidigaste hav. Modellen han utvecklade, tillsammans med Dr. Aviv Bachan vid Stanford University, antyder att de tidiga haven, precis vid den tidpunkt då livet uppstod, var något sura, och att de gradvis blev alkaliska. Studien, publicerad i Vetenskap , kastar ljus över hur tidigare havssyranivåer kontrollerades av CO2 i atmosfären, en viktig process för att förstå effekterna av klimatförändringar.

Surhet och alkalinitet mäts på pH-skalan 0-14. På denna skala, 7 är neutral, högre är alkalisk, lägre är surt. Runt 8.2, dagens hav är svagt alkaliska, och vi vet att stigande CO2-nivåer för närvarande ökar havens surhet (minskande pH).

Halevy, vid Weizmann-institutets avdelning för jord- och planetvetenskap, förklarar att för miljarder år sedan "den tidiga solen var svagare, även om vi inte har bevis för ett mycket kallare klimat. Vi tror att detta beror på att den tidiga atmosfären hade mer av växthusgasen CO2 än för närvarande, och att när solen blev ljusare, CO2-nivåerna minskade, säger Halevy.

CO2, och vatten producerar kolsyra, så det är naturligt att de tidiga haven skulle ha varit surare. Men högre tidiga CO2-nivåer skulle också ha resulterat i surt regnvatten och detta, i tur och ordning, kunde ha lett till högre hastigheter av kemisk vittring av jordens steniga skorpa, skölja ner joner som delvis skulle neutralisera surheten i CO2. Vilken effekt är starkast? Detta har varit oklart; sålunda har tidigare modeller av havsvattens pH kommit fram till allt från höga värden till låga.

Modellen som Halevy och Bachan utvecklade redogör för dessa processer och det sätt på vilket de påverkar jonflödena in i och ut ur havsvatten. Enligt deras modell, den försurande effekten av högre CO2-nivåer dominerade, och de tidiga haven hade ett lägre pH än nuvarande.

"På en mycket grundläggande nivå, säger Bachan, "Vi visar att havets pH har kontrollerats av några enkla processer under hela geologisk tid."

Att sätta siffror till det föreslagna pH-värdet, Halevy säger att för tre till fyra miljarder år sedan, pH-värdet i havsvattnet låg någonstans mellan 6,0 och 7,5 - mellan det för mjölk och mänskligt blod. Halevy:"Detta ger oss några ledtrådar om de förhållanden under vilka liv uppstod i de tidiga haven."

"Vi hade ett tidigt hav som var surare än idag där primitivt liv frodades och kemiska kretslopp var balanserade, men om vi vill tillämpa denna insikt till idag, vi måste komma ihåg att denna balans av syror och baser upprätthölls över geologiska tidsskalor - miljoner år, ", tillägger han. "Dagens försurning från CO2 är mycket snabbare, så denna modell gäller inte det kortsiktiga problemet. Hundratusentals år från nu, haven kommer att ha hittat en ny balans, men mellan nu och då, marina organismer och miljöer kan bli lidande."