记录显示古代温度变化与地球生物多样性的转变恰逢

手指从挪威斯瓦尔巴德的奥陶米亚地层到一个小三虫岩化石。

行星的温度与它可以支持的恒定的普及连接。麻省理工学院地质学家现在已经重建了在古生代时期的地球温度的时间表，在510到440万年之间 - 当动物在一个以前微生物主导的世界中变得丰富的关键时期。

在今天（2月1日，2021年2月1日）在国家科学院的诉讼程序上出现的研究中，研究人员在古生代期间全球温度下的汲取和峰值。他们报告说，这些温度变化与地球变化的普遍性相一致：温暖的气候有望的微生物生活，而冷却器温度允许更佩戴的动物蓬勃发展。

新的记录比此期间的先前时间表更详细，是基于对碳酸盐泥浆的分析 - 一种常见的石灰石，这些石灰石形式，这些沉积物沉积在海底上，并压实了数亿多年。

“现在我们已经表明您可以使用这些碳酸泥泥作为气候记录，这将打开门来回望地球历史的整个其他部分，当人们对气候都真的很了解什么时，“MIT地球业，大气和行星科学系（EAPS）部的研究生萨姆戈德伯格领导作家山姆戈德伯格说。

Goldberg的共同作者是Kristin Bergmann，D. Reid Weedon，JR. EAPS的职业发展教授，以及Caltech和Calkeley大学Caltech和Seth Finnegan的Theodore礼物。

在这张照片中，在加拿大纽芬兰西部拍摄，您可以从早期的奥陶米亚地层看到微生物堆积。

为了估算地球的温度许多数百万年前，科学家们特别分析化石，特别是从海水中沉淀出来的古代炮弹生物的遗骸，无论是在海底还是沉沦。发生沉淀时，周围水的温度可以改变壳的组成，改变氧气：氧 - 16和氧-18的两个同位素的相对丰度。

“作为一个例子，如果碳酸酯在4摄氏度下沉淀，更多的氧-18在矿物中最终从相同的水开始组合物，[与]碳酸酯在30摄氏度下沉淀出来，”Bergmann解释说。“所以，随着温度冷却，氧气-18至-16的比例增加。”

通过这种方式，科学家们使用古代碳酸盐炮弹返回周围海水的温度 - 地球整体气候的指标 - 当时炮弹首次沉淀。但这种方法只有到目前为止，直到最早的化石才拍摄了科学家。

“大约有40亿多年的地球历史，没有炮弹，所以贝​​壳只给我们最后一章，”Goldberg说。

一个块状同位素信号

在碳酸盐泥浆中也发生了相同的沉淀反应。但地质学家假设在碳酸盐泥浆中的同位素平衡将更容易受到化学变化的影响。

“人们经常被忽视泥土。他们认为，如果您尝试将其用作温度指示器，您可能看起来不是它形成的原始海洋温度，而是稍后发生的过程的温度，当泥浆被埋在表面下方时“戈德伯格说。

要查看碳酸泥是否可能保留其原始周围温度的签名，该团队使用了“Clumped同位素地球化学”，这是Bergmann的实验室的技术，它分析了两种重型同位素的沉积物或配对的沉积物：氧气-18和碳 - 13。这些同位素在碳酸盐泥浆中配对的可能性取决于温度，但不受泥浆形式的海洋化学的影响。

将该分析与传统的氧同性肌测量相结合，为其原始地层与现在的样品经历的条件提供了额外的约束。该团队推出的是，这种分析可能是碳酸盐泥物质在组成中保持不变的良好指示，因为它们的形成以来。通过延伸，这可能意味着一些泥浆中的氧气-18至-16比例准确地表示岩石所形成的原始温度，使其用作气候记录。

阴晴圆缺

研究人员对碳酸泥泥浆的样本测试了他们从两个位点提取的碳酸泥泥浆，其中一个在北极海洋的群岛，另一个在纽芬兰西部。两个网站都以其暴露的岩石闻名，这些岩石将返回早期古生代时代。

2016年和2017年，团队首先前往斯瓦尔巴特，然后是纽芬兰，从中际时，从中际，从中年沉积物的层，从中际，当动物开始在地球上蓬勃发展时，将覆盖沉积物层的碳酸盐泥浆样品收集7000万年。古生代时代的时期。

当他们分析块状同位素的样品时，他们发现许多岩石自形成以来的巨大的化学变化。它们使用此结果来编制来自10个不同的早期古生代网站的岩石的氧同位素比以计算岩石所形成的岩石的温度。由这些位点计算的温度类似于先前公布的较低分辨率的化石温度记录。最后，他们在早期古生代期间映射了温度的时间表，并将其与该期间的化石记录相比，表明温度对地球上的生命的普遍性有很大影响。

“我们发现，当寒武纪和奥陶诺维亚末期更温暖时，戈德伯格说，在微生物丰富的微生物丰富的峰值中也是如此。”“从那里，当我们看到丰富的动物化石时，它从那里冷却进入奥陶诺维安，在大量冰河时代结束奥陶诺维安之前。以前人们只能使用化石观察一般趋势。因为我们使用了非常丰富的材料，我们可以创造更高分辨率的记录，可以看到更明确的界定和下降。“

该团队现在正在寻求分析较旧的泥浆，在动物外观之前追溯到，以便在5.4亿年前之前衡量地球的温度变化。

“返回超过5.4百万年前，我们必须抓住碳酸盐泥，因为他们真的是我们必须在遥远的过去抑制气候的少数记录之一，”Bergmann说。

参考：Samuel L. Goldberg，Theodore M.目前，Seth Finnegan和Kristin D. Bergmann，2月2021年2月1日，国家科学院的核查综述了“古生代气候的高分辨率记录”。
10.1073 / pnas.2013083118

部分地由美国宇航局和大卫和露狼帕克德基金会支持这项研究。