Фораминиферы соврали о температуре древнего океана

S. Bernard et al./ Nature Communications, 2017

Данные о температуре древнего океана, полученные благодаря анализу изотопного состава раковин ископаемых фораминифер, могут оказаться неточными — ранее считалось, что 100 миллионов лет назад температура океана была на 15 градусов выше, чем сейчас. Группа ученых из Франции и Швейцарии установила, что при изменении внешних условий изотопный состав уже захороненных раковин мог меняться с течением времени, что раньше не учитывалось, а значит, и температура древнего океана была ниже. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.

Одним из основных источников информации о палеоклиматических изменениях в океане является анализ изотопного состава кислорода в раковинах ископаемых фораминифер, которые существуют уже более 500 миллионов лет. Содержание тяжелого изотопа кислорода 18O в воде, которая является для фораминифер источником кислорода, увеличивается при понижении температуры, поэтому именно их кальцитные раковины в захоронениях используются для оценки температуры в нижних слоях океана в процессе эволюции Земли. Согласно этим данным, в меловой период океан был довольно теплым, после чего остыл примерно на 15 градусов к середине палеогена.

Тем не менее, такая модель приводила к некоторым противоречиям, одним из которых был так называемый «парадокс холодных тропиков» — несоответствие в разнице температур в тропических и полярных зонах между данными климатических моделей и минералогического анализа. Лишь частично этот парадокс может быть объяснен с учетом парниковых газов. И наиболее вероятной причиной такого несоответствия является диагенез — возможное изменение химического состава, в том числе и изотопного состава кислорода, исследуемых раковин с течением времени уже после захоронения.

В своем исследовании ученые из Франции и Швейцарии решили экспериментально проверить, возможно ли в принципе такое изменение. Для проверки они провели эксперимент, в котором 12 кальцитных раковин фораминифер вида Globigerina bulloides с содержанием изотопа 18O, соответствующим современной морской воде, поместили на три месяца в модельную среду: морскую воду, содержащую тяжелый изотоп кислорода при температуре 300 градусов Цельсия и давлении в 200 атмосфер. После эксперимента ученые проверили, изменился ли изотопный состав исследуемых раковин.

Несмотря на то, что морфология раковин осталась прежней, содержание тяжелого кислорода в кальците увеличилось сразу в 80 раз, при этом распределен по раковине он стал довольно неоднородно. В качестве возможных механизмов изменения изотопного состава кальцита ученые называют поверхностную перекристаллизацию — растворение вещества на поверхности кальцита и образование вторичного минерала на месте растворившегося — и диффузию атомов кислорода в твердом теле.

Полученные данные показывают, что под действием высоких давлений изотопный состав захороненного на дне океана кальцита мог измениться. Также результаты позволяют количественно оценить необходимые поправки для учета перекристаллизации. Оказалось, что учет перекристаллизации понижает температуру океана в меловой период примерно на 15 градусов. Это согласуется с существующими сейчас климатическими моделями и означает, что температура мирового океана могла практически не измениться за последние 100 миллионов лет. Кроме того, такая поправка решает и парадокс несоответствия температуры между полярными и тропическими широтами по экспериментальным данным и результатам моделирования.

Раковины фораминифер, помимо того, что используются для палеоклиматических исследований, обладают симметричной эстетичной формой и поэтому часто включаются в галереи морских обитателей. И если в XIX веке ученым приходилось рисовать их от руки, то сейчас их изображения включают в многочисленные фотогалереи.

Александр Дубов


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.