Nya bevis från antarktiska snäckskal bekräftar att jorden redan var instabil innan asteroidnedslaget som utplånade dinosaurierna.

Studien, ledd av forskare vid Northwestern University, är den första som mäter kalciumisotopsammansättningen i fossiliserade musslor och snäckskal, som går tillbaka till krita-paleogen massutdöende händelse. Forskarna upptäckte att-i anslutning till utrotningshändelsen-förvandlades skalens kemi som svar på en kolsteg i haven.

Denna koltillströmning berodde sannolikt på långsiktiga utbrott från Deccan-fällorna, en 200, 000 kvadratkilometer vulkanprovins i moderna Indien. Under åren fram till asteroidnedslaget, Deccan-fällorna spydde ut enorma mängder koldioxid (CO2) i atmosfären. Koncentrationen av CO2 försurade haven, direkt påverkar de organismer som lever där.

"Våra data tyder på att miljön förändrades innan asteroidnedslaget, "sade Benjamin Linzmeier, studiens första författare. "Dessa förändringar verkar korrelera med utbrottet av Deccan Traps."

"Jorden var tydligt under stress innan den stora massutrotningen, " sa Andrew D. Jacobson, en senior författare av tidningen. "Asteroidnedslaget sammanfaller med redan existerande instabilitet i kolcykeln. Men det betyder inte att vi har svar på vad som faktiskt orsakade utrotningen."

Studien kommer att publiceras i januarinumret 2020 av tidskriften Geologi , som kommer ut senare denna månad.

Jacobson är professor i jord- och planetvetenskap vid Northwestern Weinberg College of Arts and Sciences. Linzmeier var postdoktoral forskare med Ubben -programmet för klimat- och kolvetenskap vid Institute for Sustainability and Energy at Northwestern när forskningen genomfördes. Han är nu postdoktor vid University of Wisconsin-Madison vid Institutionen för geovetenskap.

'Varje skal är en ögonblicksbild'

Tidigare studier har undersökt de potentiella effekterna av Deccan Traps -utbrott på massutrotningshändelsen, men många har undersökt bulksdiment och använt olika kemiska spårämnen. Genom att fokusera på en specifik organism, forskarna fick en mer exakt, rekord med högre upplösning av havets kemi.

"Skal växer snabbt och förändras med vattenkemin, ", sa Linzmeier. "Eftersom de lever under så kort tid, varje skal är ett kort, bevarad ögonblicksbild av havets kemi."

Snäckskal består mestadels av kalciumkarbonat, samma mineral som finns i krita, kalksten och några antacida tabletter. Koldioxid i vatten löser kalciumkarbonat. Under bildandet av skalen, CO2 påverkar sannolikt skalsammansättningen även utan att lösa upp dem.

För denna studie, forskarna undersökte skal som samlats in från Lopez de Bertodano-formationen, en välbevarad, fossilrikt område på västra sidan av Seymour Island i Antarktis. De analyserade skalens kalciumisotopkompositioner med hjälp av en toppmodern teknik som utvecklats i Jacobsons laboratorium i Northwestern. Metoden går ut på att lösa skalprover för att separera kalcium från olika andra grundämnen, följt av analys med en masspektrometer.

"Vi kan mäta kalciumisotopvariationer med hög precision, "Sa Jacobson. "Och dessa isotopvariationer är som fingeravtryck för att hjälpa oss förstå vad som hände."

Med denna metod, teamet hittade överraskande information.

"Vi förväntade oss att se några förändringar i skalens sammansättning, men vi blev förvånade över hur snabbt förändringarna skedde, ", sa Linzmeier. "Vi blev också förvånade över att vi inte såg fler förändringar i samband med själva utrotningshorisonten."

En framtida varning

Forskarna sa att förstå hur jorden reagerade på tidigare extrem uppvärmning och CO2 -input kan hjälpa oss att förbereda hur planeten kommer att reagera på ström, mänskligt orsakade klimatförändringar.

"Till en viss grad, vi tror att uråldriga försurningshändelser i havet är bra analoger till vad som händer nu med antropogena koldioxidutsläpp, ", sa Jacobson. "Kanske kan vi använda detta arbete som ett verktyg för att bättre förutsäga vad som kan hända i framtiden. Vi kan inte ignorera rockrekordet. Jordsystemet är känsligt för stora och snabba tillsatser av CO2. Nuvarande utsläpp kommer att få miljökonsekvenser."