Nyutvecklade geologiska tekniker hjälper till att avslöja de mest exakta och högupplösta klimatregistren hittills, enligt en ny studie. Forskningen finner att standardpraxis för att använda modern och fossil korall för att mäta havsytemperaturer kanske inte är så enkel som ursprungligen trodde. Genom att kombinera högupplösta mikroskopiska tekniker och geokemisk modellering, forskare använder porites korallskeletters formationshistoria för att finjustera de poster som används för att göra globala klimatprognoser.

De nya fynden rapporteras i tidningen Gränser inom marinvetenskap .

I över 500 miljoner år har koraller har passivt hållit reda på förändrade havstemperaturer genom att registrera förhållandet mellan kalcium och strontium och syreisotoper i deras skelett, sa forskarna. Korallskeletten - som är gjorda av kalciumkarbonatmineral - växer lager som trädringar som har ökade mängder strontium och lättare isotop av syre under den varmare säsongen. Klimatforskare utnyttjar denna process för att spåra havsytemperaturen genom tiden.

Dock, denna klimatspårningsteknik är inte utan sina brister, sa professor i professor i geologi och mikrobiologi vid University of Illinois, Bruce Fouke, som ledde den nya forskningen.

"Vi kan mala sanningskorallbaserade havsytartemperaturregister mot register som gjorts med temperaturprober, "Sa Fouke, "Anmärkningsvärt, korallregistren är korrekta för det mesta, men det finns fall där mätningarna har stängts av med så mycket som nio grader Celsius, och detta måste rättas till. "

För att odla sina skelett, korallpolyper avsätter aragonit. Dock, mineralet kristalliserar också från havsvatten, sa forskarna, och det kan orsaka problem när man analyserar den ursprungliga korallskelettkemin. När havsvatten rinner genom den porösa korallstrukturen, det avsätter ny kristalliserad aragonit ovanpå skelett. Den nya aragoniten, som kan registrera en annan havstemperatur, förändrar ursprunglig skelettkemi genom en process som kallas diagenes, Sa Fouke.

"Det är svårt att skilja den diagenetiska aragoniten från det ursprungliga korallskelettet utan att använda kraftfulla mikroskop, "sa Kyle Fouke, en kandidatstudent vid Bucknell University, Carl R. Woese Institute for Genomic Biology affiliate och medförfattare till studien. "Det är också utmanande att veta exakt när den diagenetiska förändringen ägde rum - dagar eller decennier efter att skeletten bildades. Om du inte använder de senaste mikroskopiteknikerna för att välja dina prover, du kan samla och mäta en blandning av de två mycket olika temperaturregistren. "

För att testa detta, teamet samlade borrkärnor från skeletten av levande koraller från Porites på 10 till 100 fot vattendjup på Great Barrier Reef utanför Australiens kust. Dessa stora korallhuvuden når nästan 10 fot i diameter, och några har vuxit i hundratals år.

"Baserat på våra analyser, vi ser att de äldre delarna av korallhuvudena som växer i djupare havsvatten innehåller en högre koncentration av diagenetisk aragonit, "Sa Kyle Fouke.

"Med hjälp av ett brett spektrum av ljus, elektron- och röntgenmikroskopitekniker-tillgängliga under ledning av studiemedförfattaren Mayandi Sivaguru, en associerad direktör vid Carl R. Woese Institute for Genomic Biology Microscopy Core vid U. av I. - vi kunde tydligt skilja mellan det ursprungliga skelettet och diagenetisk aragonit, när närvarande, "sa Lauren Todorov, en molekylär och cellulär biologi grundstudent och studieförfattare.

Med hjälp av dessa tekniker, laget avslöjade en mängd olika aragonitkristalliseringshistorier, allt från säsongsvariationer i skeletttillväxt till processer i mindre skala som kan förekomma dagligen-till och med timme-.

Genom att ta de extra stegen för att reda ut den relativa tidpunkten mellan skelett- och diagenetisk aragonitkristallisation, teamet integrerade sina data med kemiska blandningsmodeller för kalcium, strontium- och syreisotoper från geokemiska studier av poriter från Papua Nya Guinea. Från detta, laget skapade den första tillförlitliga och reproducerbara korrigeringsfaktorn som avgör storleken på felet som diagenetiska förändringar kan utföra vid havsytemätningar.

"Dessutom, eftersom detta har uppnåtts med användning av karbonatmineralet aragonit, som är allestädes närvarande bland marint liv, samma korrigeringsfaktor kan användas med andra havsdjur som utsöndrar karbonatskelett och skal, "Sa Bruce Fouke.

Havsytartemperaturregister härledda från korallskelettkemi är guldstandarden för exakta klimatrekonstruktioner och framtida förutsägelser, sa forskarna, och denna nya insikt stärker bara detta verktyg ytterligare.