Wie können Sie… alte Klimazonen aus mikroskopisch kleinen fossilen Muscheln ableiten?

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Brian Huber ist Kurator für planktische Foraminiferen und Vorsitzender der Abteilung für Paläobiologie am Smithsonian National Museum of Natural History. Dieser Artikel wurde aus seinem Beitrag im Blog übernommen Ausgraben des Fossilienbestandes: Paläobiologie im Smithsonian, wo dieser Artikel zuerst lief, bevor er in LiveScience erschien Expertenstimmen: Op-Ed & Insights.

Tonreiche marine Sedimente im Südosten Tansanias enthalten einige der weltweit am besten erhaltenen Fossilien von Mikroorganismen, die in Ozeanen leben, einschließlich der Foraminiferen, mit denen ich alte Klima- und Ozeansysteme untersuche.

Foraminiferen sind winzige, einzellige Meerestiere mit festen Muscheln und leben seit der Kambriumzeit vor mehr als 500 Millionen Jahren in den Ozeanen.

Um die vor 66 bis 112 Millionen Jahren begrabenen Fossilien zu erreichen, haben meine Kollegen und ich mit einem Bohrgerät tief in die Erde geschnitten. Trotz der langen Vergrabung wurde die ursprüngliche Chemie der fossilen Muscheln nicht verändert. Dies ermöglicht es, die Konzentrationen verschiedener Sauerstoffisotope in den Schalen zu messen - Daten, die es Wissenschaftlern ermöglichen, die Meerestemperaturen zu den Zeiten zu rekonstruieren, als die Foraminiferen lebten.

Eine typische Bohrstelle. Das Rig ist neben einem Affenbrotbaum aufgestellt. Es war Trockenzeit, also hatte der Baum keine Blätter. Regen und Kernschneiden vermischen sich nicht. (Bildnachweis: Brian Huber.)

Foraminiferen enthalten 16Ö(Sauerstoffatome mit acht Neutronen in ihren Kernen, das häufigste Isotop) und 18Ö(weniger verbreitete, aber allgegenwärtige, schwerere Sauerstoffisotope mit 10 Neutronen in ihren Kernen) in ihre Calciumcarbonatschalen in einem Verhältnis, das proportional zur Wassertemperatur ist.

Wissenschaftler messen Isotopenverhältnisse in den Fossilien, indem sie die Schalen in Säure auflösen und das resultierende Kohlendioxidgas in einem Massenspektrometer analysieren. Wir berechnen dann die alten Meerwassertemperaturen, indem wir die Sauerstoffisotopenverhältnisse in eine empirisch bestimmte Temperaturgleichung einfügen.

Paläoklimatologen interessieren sich besonders für einen Zeitraum zwischen 94 und 90 Millionen Jahren, als die globalen Temperaturen so hoch waren wie in den letzten 250 Millionen Jahren. Wir haben festgestellt, dass die Oberflächentemperaturen der Ozeane vor der Küste Tansanias zwischen 32 und 35 Grad Celsius lagen, was etwa 5 bis 8 Grad über den heutigen subtropischen Oberflächenwassertemperaturen liegt.

Die Nachtbeleuchtung auf dem Bohrgerät ermöglichte 24-Stunden-Bohrungen, aber die Wissenschaftler konnten nur bei Tageslicht im Forschungszelt arbeiten, da die Computer mit Solarenergie betrieben wurden und das Team viel Licht für die Fotografie benötigte. Nachdem die Wissenschaftler den ganzen Tag über Kerne fotografiert, beschrieben und beprobt hatten, kehrten sie zu den Unterkünften zurück, wo sie mit Elektrizität Mikrofossilien aus den Kernen eines jeden Tages mit in den Räumen aufgestellten Mikroskopen untersuchen konnten. (Bildnachweis: Ines Wendler)

Diese "Supergreenhouse" -Welt unterstützte das Wachstum von üppigen Wäldern, großen Dinosauriern und anderen temperaturempfindlichen Organismen an beiden Polen. Es ist wahrscheinlich auf viel höhere Konzentrationen von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen zurückzuführen, die während eines langen Zeitraums vulkanischer Unterwasseraktivität in die Atmosphäre ausgestoßen wurden.

Lesen Sie mehr über die Bemühungen der Paläontologen von Smithsonian, nach Fossilien zu suchen Wie bohren Sie… nach Fossilien?

Die geäußerten Ansichten sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten des Herausgebers wider. Dieser Artikel wurde ursprünglich als veröffentlicht Aus dem Feld: Kernübungen Nr. 2 auf dem Blog Ausgraben des Fossilienbestandes: Paläobiologie im Smithsonian.

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