Ett internationellt samarbete mellan forskare, ledd av University of Leicester, har undersökt jordens klimat för över en halv miljard år sedan genom att kombinera klimatmodeller och kemiska analyser av cirka 1 mm långa fossila skal.

Forskningen, publiceras i Vetenskapens framsteg , antyder att tidiga djur diversifierade sig i ett klimat som liknar det där dinosaurierna levde.

Detta tidsintervall är känt för den "kambriska explosionen", den tid under vilken representanter för de flesta av de stora djurgrupperna först förekommer i fossilregistret. Dessa inkluderar de första djuren att producera skal, och det är dessa skaliga fossiler som forskarna använde.

Forskare har länge trott att den tidiga kambriska perioden förmodligen var ett växthusintervall i jordens klimathistoria, en tid då det inte fanns några permanenta polisar.

Tills nu, dock, forskare har bara haft en uppfattning om hur det kambriumska klimatet var på grund av de bergarter som deponerades vid denna tid - medan man länge har trott att klimatet var varmt, specifika detaljer har i stort sett förblivit ett mysterium.

Data från de små fossila skalen, och data från nya klimatmodellkörningar, visa att havstemperaturer på hög latitud (~65 °S) var över 20 °C. Det här verkar väldigt varmt, men det liknar nyare, bättre förstådd, växthusklimat som under sena krittiden.

Thomas Hearing, en doktorand från University of Leicesters School of Geography, Geologi och miljö, förklarade:"Eftersom forskare inte direkt kan mäta havstemperaturer från en halv miljard år sedan, de måste använda proxydata - det här är mätbara storheter som svarar på ett förutsägbart sätt på förändrade klimatvariabler som temperatur. I den här studien, vi använde syreisotopförhållanden, som är en vanlig paleotermometer.

"Vi använde sedan syra för att extrahera fossiler som var cirka 1 mm långa från kalkstensblock från Shropshire, STORBRITANNIEN, daterad till mellan 515 - 510 miljoner år gammal. En noggrann undersökning av dessa små fossil avslöjade att några av dem har exceptionellt välbevarad skalkemi som inte har förändrats sedan de växte på den kambriska havsbotten."

Dr Tom Harvey, från Geografihögskolan, Geologi och miljö, tillade:"Många marina djur införlivar kemiska spår av havsvatten i sina skal när de växer. Den kemiska signaturen går ofta förlorad under geologisk tid, så det är anmärkningsvärt att vi kan identifiera det i sådana gamla fossiler. "

Analyser av syreisotoperna för dessa fossiler antydde mycket varma temperaturer för hav på hög latitud (~65 °S), troligen mellan 20 °C till 25 °C.

För att se om dessa var genomförbara havstemperaturer, forskarna körde sedan klimatmodellsimuleringar för det tidiga kambrium. Klimatmodellsimuleringarna tyder också på att jordens klimat var i ett "typiskt" växthustillstånd, med temperaturer som liknar de senaste, och bättre förstådd, växthusintervaller i jordens klimathistoria, som den sena mesozoikumen och tidig kenozoikum.

I sista hand, dessa fynd hjälper till att utöka vår kunskap om de tidiga djuren under perioden och miljön där de levde.

Thomas Hearing sa:"Vi hoppas att detta tillvägagångssätt kan användas av andra forskare för att bygga upp en tydligare bild av forntida klimat där konventionella klimatproxydata inte finns tillgängliga."

Forskningen utfördes som ett internationellt samarbete med forskare från University of Leicester (UK), British Geological Survey (BGS; UK), och CEREGE (Frankrike). Detta samarbete samlade expertis inom geokemi, paleontologi och klimatmodellering för att ta itu med detta långvariga problem.

Forskarna har varit medförfattare till en öppen tillgång (allmänt tillgänglig) i tidskriften Vetenskapens framsteg .