Forskare vid Indian Institute of Science (IISc) har identifierat ett sätt att uppskatta forntida havsvattentemperatur genom att sondera små ben i öronen på fisk.

Hav täcker tre fjärdedelar av jordens yta och är värd för många anmärkningsvärda livsformer. Jordforskare har försökt att rekonstruera havsvattentemperaturen över tid, men det är inte lätt att göra det. "När du går tillbaka i tiden har du inget fossiliserat havsvatten", förklarar Ramananda Chakrabarti, docent vid Center for Earth Sciences (CEaS), IISc, och motsvarande författare till studien publicerad i Chemical Geology . Därför har han och hans Ph.D. student, Surajit Mondal, i samarbete med Prosenjit Ghosh, professor vid CEaS, vände sig till otoliter – små ben som finns i fiskens inre öra.

Liksom koraller är otoliter gjorda av kalciumkarbonat och växer under en fisks livstid genom att ackumulera mineraler från havsvatten. I likhet med trädringar har dessa otoliter också ledtrådar till fiskens ålder, migrationsmönster och vilken typ av vatten som fisken levde i. I flera år har Chakrabarti och hans team spårat kalciumkarbonatavlagringar som finns i små djur som koraller eller foraminifera. I den aktuella studien valde de otoliter, eftersom forskare har upptäckt fossiliserade otoliter som går så långt tillbaka som juraperioden (172 miljoner år sedan).

Forskarna använde sex nuvarande otolitprover som samlats in från olika geografiska platser längs Nordamerikas östkust. De analyserade förhållandet mellan olika kalciumisotoper i dessa otoliter med en termisk joniseringsmasspektrometer (TIMS). Genom att mäta förhållandena mellan kalciumisotoper i provet kunde de korrelera det med havsvattentemperaturerna från vilka fiskarna samlades in. "Vi visade att kalciumisotoper är ett kraftfullt spår av vattentemperatur, och Surajits ansträngningar gör vårt labb till det enda labbet i landet som faktiskt kan mäta dessa isotopvariationer", säger Chakrabarti. Förutom kalciumisotoper analyserade teamet också koncentrationen av andra grundämnen som strontium, magnesium och barium, och deras förhållanden i samma prov, och sammanställde data för att få fram ett mer exakt värde för havsvattentemperaturen inom ett område av plus eller minus en grad Celsius jämfört med det faktiska värdet.

Organismer som lever i havet är extremt känsliga för temperaturer. En temperaturhöjning på två grader kan leda till att flera arter dör ut. Dessutom, eftersom atmosfären och havet är "på talande villkor", säger Chakrabarti, löses mycket av koldioxiden i atmosfären så småningom upp i havet, och denna förmåga att lösa upp koldioxid är också kopplad till havsvattentemperaturen - ju lägre temperaturen, desto mer koldioxid fångas upp. Precis som en kolsyrad dryck som förlorar sitt brus när den värms upp, förlorar havet sin förmåga att hålla kvar koldioxid när det blir varmare.

På grund av den nära korrelationen de hittade mellan kalciumisotopförhållanden och temperaturer, är författarna övertygade om att deras tillvägagångssätt nu kan användas på fossiliserade prover. Att kartlägga tidiga havsvattentemperaturer är viktigt för att bättre förstå jordens historia, säger de. "Det som hände bakåt i tiden", säger Chakrabarti, "är nyckeln till vår förståelse av vad som kommer att hända i framtiden." + Utforska vidare

Förändringar i havskemin visar hur havsnivån påverkar den globala kolcykeln