För sin forskning samlade Witkowski upp havsvatten med färskt, moderna alger för att testa potentiella indikatorer från det förflutna. Upphovsman:Caitlyn Witkowski
Jordforskare kan resa långt tillbaka i tiden för att rekonstruera det geologiska förflutna och paleoklimatet för att göra bättre förutsägelser om framtida klimatförhållanden. Med hjälp av den organiska molekylen fytan, en skräpprodukt av klorofyll, forskare vid Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ) och Utrecht University lyckades utveckla en ny indikator (proxy) för gammalt CO 2 nivåer. Denna nya organiska proxy ger inte bara den mest kontinuerliga CO -registreringen 2 koncentrationer någonsin, den täcker också rekordstora halva miljarder år. Uppgifterna bekräftar idén som stiger i CO 2 nivåer som tidigare tog miljoner år händer nu på ett sekel. Dessa resultat publiceras i Vetenskapliga framsteg den 28 november.
Som CO 2 ökar idag, Det är viktigt att förstå vilken inverkan dessa förändringar kommer att få. För att bättre förutsäga framtiden, vi måste förstå långsiktiga förändringar i CO 2 över geologisk historia. Direktmätning av tidigare CO 2 finns tillgängliga, till exempel, bubblor i iskärnor som innehåller gamla gaser. Dock, iskärnor har en begränsad tidsperiod på 1 miljon år. För att gå längre tillbaka i tiden, jordforskare har utvecklat olika indirekta mätningar av CO 2 från ombud t.ex. från alger, löv, forntida jordar och kemikalier lagrade i gamla sediment för att rekonstruera tidigare miljöförhållanden.
Fytan, ett nytt sätt att resa i tid
En ny proxy, använder en nedbrytningsprodukt av klorofyll, tillåter geokemister att utläsa en kontinuerlig registrering av historiskt CO 2 nivåer på djupet. Forskare vid NIOZ har nyligen utvecklat fytan som en lovande ny organisk proxy som avslöjar en halv miljard år CO 2 nivåer i haven, från kambrium till nyare tid.
Med den nya proxy, de kunde göra den mest kontinuerliga registreringen av gamla koldioxidhalter någonsin. "Vi utvecklade och validerade ett nytt sätt att tidsresa - gå längre tillbaka i tiden och till fler platser, "säger NIOZ-forskaren Caitlyn Witkowski." Med fytan, vi har nu det längsta CO 2 -rekord med en enda marin proxy. Denna nya data är ovärderlig för modellerare som nu mer exakt kan göra förutsägelser om framtiden. "
Witkowski och kollegor valde mer än 300 prover av marina sediment från djuphavskärnor och oljor från hela världen, vilket återspeglar majoriteten av geologiska perioder under de senaste 500 miljoner åren.
Fossila molekyler
Tidigare kemiska reaktioner kan "lagras" i fossila molekyler, och så kan de spegla olika gamla miljöförhållanden. Geokemister kan utläsa dessa förhållanden, såsom havsvattentemperatur, pH, salthalt och CO 2 nivåer. Organiskt material, såsom fytan, återspeglar trycket av CO 2 i havsvatten eller atmosfären (pCO 2 ).
Även om allt organiskt material har potential att reflektera CO 2 , fytan är speciellt. Fytan är pigmentet som är ansvarigt för vår gröna värld. Allt som använder fotosyntes för att absorbera solljus, inklusive växter, alger och vissa bakteriearter har klorofyll, varav fytan är en beståndsdel. Växter och alger tar upp CO 2 och producerar syre.
Eftersom klorofyll finns över hela världen, fytan finns också överallt, och är en viktig beståndsdel i sönderfallad och fossiliserad biomassa. "Fytan förändras inte kemiskt under tiden, även om den är miljoner år gammal, "Säger Witkowski.
Fraktionering av kolisotop
CO 2 av det förflutna beräknas från organiskt material, såsom fytan, genom fenomenet kolisotopfraktionering under fotosyntesen. När man tar upp CO 2 , växter och alger föredrar den lätta kolisotopen (12C) framför den tunga kolisotopen (13C). De använder bara den tunga kolisotopen när CO 2 nivåerna i det omgivande vattnet eller atmosfären är låga. Andelen mellan dessa två isotoper återspeglar därför halten av koldioxid i miljön vid tillväxtmomentet.
Detta förklarar också varför Witkowski inte använde markväxter som källa för sin forskning, uteslutande med användning av fytan från (fossiliserade) marina källor. Växtvärlden är indelad i så kallade C3- och C4-växter, var och en med sitt eget unika förhållande mellan lätt-till-tungt kol. Växtplankton har alla mycket liknande förhållanden jämfört med deras växtmotstycken. Witkowski:"Genom att bara välja marina källor, vi skulle kunna begränsa osäkerheten för fytankällan i datamängden. "
"I våra uppgifter, vi ser höga halter av koldioxid, upp till 1000 ppm i motsats till dagens 410 ppm. I det här avseendet, dagens nivåer är inte unika, men hastigheten på dessa förändringar har aldrig setts tidigare. Förändringar som vanligtvis tar miljoner år sker nu på ett sekel. Denna ytterligare CO 2 -data kan hjälpa oss att förstå vår planets framtid. "I framtida forskning, fytan kan användas för att gå ännu längre tillbaka i tiden än fenerozoikum, det tidigaste som hittades i två miljarder år gamla prover.
