Ізотопи кальцію і магнію допомогли уточнити температуру океану в еоцені

Геологи проаналізували склад ізотопів магнію і кальцію в раковинах форамініфер часів еоцену і встановили, що температура поверхні океану в тропічних зонах тоді становила від 30 до 36 градусів Цельсія. Ці дані також показали, що через полярне посилення нагріву в результаті підвищеного вмісту вуглекислого газу в атмосфері температура океану в полярних областях планети була значно вище нуля, пишуть вчені в.

Відомо, що в геологічні епохи з підвищеним вмістом в атмосфері вуглекислого газу, відбувалося збільшення температури поверхні моря, при цьому для полярних областей була характерна більша відносна зміна температури, ніж для тропічних. Зазвичай для палеотемпеолог них вимірювань морської води вчені використовують дані про вміст ізотопного вмісту різних елементів, зокрема важкого кисню ¹⁸O, в кальцитних мінералах, що залишилися на океанському дні після форамініфер, а також методику TEX₈₆, засновану на аналізі ліапідів в останках архей. На думку вчених, дані про середнє значення температури океану і її зміну залежно від широти допоможуть уточнити сучасні кліматичні моделі і точніше передбачити можливий сценарій кліматичних змін в результаті глобального потепління.

Одна з епох з рівнем вуглекислого газу вище сучасного - еоцен, який почався приблизно 56 мільйонів років тому і закінчився близько 34 мільйонів років тому. Відомо, що протягом усього цього періоду вміст вуглекислого газу в атмосфері перевищував 560 мільйонних часток, а температура океану була, як мінімум, на 10 градусів вище, ніж зараз. Однак через невелику точність сучасних палеотемпáних методів і складності калібрування, немає точних даних ні про температуру океану, ні про її розподіл по поверхні планети, наприклад, інформація про температуру поверхні моря в тропічних зонах варіюється від 20 до майже 45 градусів Цельсія.

Група геологів під керівництвом Девіда Еванса (David Evans) з Єльського університету запропонувала використовувати для вимірювання хімічного складу морської води і температури моря і на Землі в еоцені ізотопний склад не тільки кисню, але і вміст у морській воді ізотопів кальцію і магнію. Ці два елементи входять в загальний радіоактивний ланцюг, і співвідношення їх концентрацій в раковинах можна використовувати для визначення температури стародавнього океану. У своїй роботі геологи проаналізували дані про хімічний склад мушель форамініфер віком від 35 до 56 мільйонів років, отримані як самими авторами, так і зібрані іншими вченими в попередніх дослідженнях.

На підставі отриманих результатів геологи провели реконструкцію хімічного складу води у відповідні тимчасові інтервали і змогли значно уточнити дані про температуру морської води на поверхні на різних широтах. Зокрема, вченим вдалося сильно обмежити можливий діапазон температури поверхні моря в еоцені і показати, що вона становила від 30 до 36 градусів Цельсія.

Крім того, вчені визначили температуру океану в тропічних зонах поблизу дна і в полярних областях планети. Виявилося, що протягом усього еоцену вона не опускалася нижче 10 градусів Цельсія. Тобто температурний градієнт за широтою в еоцені було приблизно на 32 відсотки менше, ніж зараз. Це означає, що ті кліматичні моделі, які використовуються зараз, значно недооцінюють ефект полярного посилення нагрівання морської води в періоди підвищеного вмісту парникових газів в атмосфері.

За словами вчених, отримані ними дані допоможуть значно підвищити точність ізотопних палеотемпеолог них методів і комп'ютерних моделей, які використовуються для кліматичних досліджень.

Нагадаємо, що нещодавно вчені виявили, що до палеокліматичних даних, отриманих про температуру океану за допомогою ізотопного аналізу кисню варто ставитися з обережністю: виявилося, що в результаті перекристалізації він може змінюватися з плином часу. Однак дані про вміст кальцію і магнію в раковинах форамініфер служать джерелом більш точних даних, що дозволяють врахувати можливу перекристалізацію.