Le nuove tecniche geologiche sviluppate aiutano a scoprire le registrazioni climatiche più accurate e ad alta risoluzione fino ad oggi, secondo un nuovo studio. La ricerca rileva che la pratica standard di utilizzare coralli moderni e fossili per misurare le temperature della superficie del mare potrebbe non essere così semplice come si pensava inizialmente. Combinando tecniche microscopiche ad alta risoluzione e modelli geochimici, i ricercatori stanno usando la storia formativa degli scheletri di corallo Porites per mettere a punto i record utilizzati per fare previsioni climatiche globali.

Le nuove scoperte sono riportate sulla rivista Frontiere nelle scienze marine .

Da oltre 500 milioni di anni, i coralli hanno seguito passivamente il cambiamento della temperatura della superficie del mare registrando il rapporto tra calcio, stronzio e isotopi di ossigeno all'interno dei loro scheletri, hanno detto i ricercatori. Gli scheletri di corallo, che sono fatti di minerale di carbonato di calcio, crescono strati come gli anelli degli alberi che hanno maggiori quantità di stronzio e l'isotopo più leggero dell'ossigeno durante la stagione più calda. Gli scienziati del clima sfruttano questo processo per monitorare la temperatura della superficie del mare nel tempo.

Però, questa tecnica di monitoraggio del clima non è priva di difetti, ha affermato Bruce Fouke, professore di geologia e microbiologia dell'Università dell'Illinois, che ha guidato la nuova ricerca.

"Possiamo confrontare i record veritieri della temperatura della superficie del mare basati sui coralli contro i record realizzati utilizzando sonde di temperatura, "Fouke ha detto, "Sorprendentemente, i record di corallo sono accurati per la maggior parte del tempo, ma ci sono casi in cui le misurazioni sono state errate fino a nove gradi Celsius, e questo deve essere corretto".

Per far crescere i loro scheletri, i polipi di corallo depositano aragonite. Però, il minerale cristallizza anche dall'acqua di mare, i ricercatori hanno detto, e ciò può causare problemi durante l'analisi della chimica dello scheletro di corallo originale. Mentre l'acqua di mare scorre attraverso la struttura porosa del corallo, deposita aragonite appena cristallizzata sopra gli scheletri. Quella nuova aragonite, che può registrare una diversa temperatura della superficie del mare, altera la chimica scheletrica originale attraverso un processo chiamato diagenesi, disse Fouke.

"È difficile distinguere l'aragonite diagenetica dallo scheletro di corallo originale senza usare microscopi ad alta potenza, " ha detto Kyle Fouke, uno studente universitario della Bucknell University, Carl R. Woese Institute for Genomic Biology affiliato e coautore dello studio. "È anche difficile sapere esattamente quando si è verificata l'alterazione diagenetica, giorni o decenni dopo la formazione degli scheletri. A meno che non si utilizzino le più recenti tecniche di microscopia per aiutare a selezionare i campioni, potresti raccogliere e misurare un mix dei due record di temperatura molto diversi."

Per testare questo, il team ha raccolto carote di perforazione dagli scheletri di teste di corallo Porites viventi a una profondità d'acqua compresa tra 10 e 100 piedi sulla Grande Barriera Corallina al largo della costa dell'Australia. Queste grandi teste di corallo raggiungono quasi 10 piedi di diametro, e alcuni sono cresciuti da centinaia di anni.

"In base alle nostre analisi, vediamo che le parti più antiche delle teste di corallo che crescono in acque marine più profonde contengono una maggiore concentrazione di aragonite diagenetica, " disse Kyle Fouke.

"Utilizzando una vasta gamma di luce, tecniche di microscopia elettronica e a raggi X, rese disponibili sotto la direzione del coautore dello studio Mayandi Sivaguru, un direttore associato presso il Carl R. Woese Institute for Genomic Biology Microscopy Core presso l'U. of I. - siamo stati in grado di distinguere chiaramente tra lo scheletro originale e l'aragonite diagenetica, quando presente, " ha detto Lauren Todorov, uno studente universitario di biologia molecolare e cellulare e co-autore di studio.

Utilizzando queste tecniche, il team ha scoperto una moltitudine di diverse storie di cristallizzazione dell'aragonite, che vanno dalle variazioni stagionali nella crescita scheletrica a processi su piccola scala che potrebbero verificarsi su cicli giornalieri, anche orari.

Prendendo i passaggi aggiuntivi per risolvere i tempi relativi tra la cristallizzazione scheletrica e diagenetica dell'aragonite, il team ha integrato i suoi dati con modelli di miscelazione chimica per il calcio, isotopi di stronzio e ossigeno da studi geochimici di Porites dalla Papua Nuova Guinea. Da questa, il team ha creato il primo fattore di correzione affidabile e riproducibile che determina l'entità dell'errore che l'alterazione diagenetica può porre sulle misurazioni della temperatura della superficie del mare.

"Inoltre, perché questo è stato ottenuto utilizzando il minerale carbonato aragonite, che è onnipresente tra la vita marina, questo stesso fattore di correzione può essere utilizzato con altre creature marine che secernono scheletri e conchiglie carbonatiche, "Bruce Fouke ha detto.

Le registrazioni della temperatura della superficie del mare derivate dalla chimica dello scheletro dei coralli sono il gold standard per accurate ricostruzioni climatiche e previsioni future, i ricercatori hanno detto, e questa nuova intuizione rafforza ulteriormente questo strumento.