Även om klimatförändringar anses vara en av världens mest angelägna frågor, frågor kvarstår om hur snabbt jorden värms upp.

Istället för att förlita sig på prediktiva modeller, ett forskarlag under ledning av Brock University Earth Sciences professor Uwe Brand har upptäckt ett sätt att noggrant mäta atmosfäriska syrenivåer vid en given geologisk tidpunkt – vilket ger historisk inblick i världens tillstånd.

I en nyligen Earth-Science recensioner artikel, Brand diskuterar detta nya tillvägagångssätt för att bestämma tidigare atmosfärer samtidigt som de berör frågor som uppstår vid användning av prediktiva modeller i relaterad forskning.

I avsaknad av en tidsmaskin, hur vet man vilka atmosfäriska nivåer som var genom geologisk historia? På 1950-talet forskare ansåg att syre- och vattennivåerna var konstanta, medan forskare idag är överens om att de befinner sig i ett dynamiskt tillstånd av förändring.

Svaret ligger i livets tre byggstenar:vatten, näringsämnen och syre, säger Brand.

"På jorden, forskare försöker hitta rester av forntida liv och studera dem för att bättre förstå vår atmosfärs klimathistoria, " säger han. "Vi är överens om att jordklotet värms upp, men hur snabbt den kommer att stiga under de kommande 20 till 50 åren är inte överens om."

Förutsägande modeller har inte skapat någon konsensus, istället dela vetenskapsmän i två läger.

Geokemister tror att närvaron av syre i atmosfären drev utvecklingen av livet som vi känner det. Paleobiologer, å andra sidan, utmana detta genom att notera att endast cirka fem till 10 procent av forntida data finns kvar i berget och varje prov är låst till en geografisk plats vilket gör det svårt att extrapolera en klimatmodell för atmosfären som passar hela världen. Paleobiologer hävdar att geokemistiska modeller har misslyckats med att bevisa sina påståenden.

Brand säger att hans teams forskning är "olikt alla nuvarande modeller eftersom vi inte längre använder en modell."

"Vi använder en direkt proxy från gamla källor. Vi förutsäger inte, vi mäter."

I en tidning från 2016, Brand och hans kollegor beskrev hur de placerade prover av halit (den naturliga formen av bordssalt) i en vakuumkammare och krossade proverna i små bitar. När proverna är trasiga, den fångade fossila gasen dras in i en mycket känslig kvadrupolmasspektrometer, som kan läsa och analysera gasens innehåll och sammansättning.

"Det är en direkt mätning av den tidens atmosfär, inte en tolkning, " säger Brand.

När tidningen släpptes, geovetenskaperna var skeptiska till resultaten från proverna och Brand insåg att de skulle behöva kalibrera fler prover från hela världen för att förena data.

"Det måste vara globalt, " han säger.

Teamet fortsatte sedan med att plocka moderna prover från USA (New Mexico), Australien, Sydafrika och Bahamas och fann att de alla gav samma resultat.

"Vi är mycket övertygade om att du kan ta vilket halitprov som helst i dess bevarade tillstånd och uppnå samma resultat, " säger Brand.

Brands forskargrupp kan nu mer exakt beskriva atmosfäriska syrenivåer vid en given geologisk tidpunkt på global skala utan att använda en prediktiv modell.

Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten Dekanus Ejaz Ahmed är nöjd med den noggrannhet Brand kan uppnå med samplingsmetoden.

"Bekräftelsen av att halitprover är konsekventa globalt är ett stort steg framåt för klimatforskningen, " han säger.