Corallo Staghorn (Acropora cervicornis). Credito:Wikipedia
I coralli fanno precipitare i loro scheletri calcarei (carbonato di calcio) dall'acqua di mare. Nel corso di migliaia di anni, vaste barriere coralline si formano a causa della deposizione di questo carbonato di calcio. Durante le precipitazioni, i coralli preferiscono gruppi carbonati contenenti specifiche varianti di ossigeno (simbolo chimico:O). Per esempio, più bassa è la temperatura dell'acqua, maggiore è l'abbondanza di una variante di ossigeno pesante, noto come isotopo 18 Oh, all'interno del carbonato precipitato. Sfortunatamente, il 18 O l'abbondanza dell'acqua di mare influenza anche l'abbondanza di 18 O nel carbonato di calcio e il contributo di 18 O dall'acqua di mare non può essere risolto quando si determinano le temperature in base al carbonato 18 Oh solo abbondanza.
Un grande passo avanti è stata la scoperta che la composizione isotopica del carbonato precipitato consente determinazioni della temperatura indipendenti dalla composizione dell'acqua se l'abbondanza di uno specifico, viene misurato il gruppo carbonato molto raro. Questo gruppo carbonato contiene due isotopi pesanti, un isotopo di carbonio pesante (13C) e un isotopo di ossigeno pesante ( 18 O) che sono indicati come "isotopi agglomerati". Gli isotopi agglomerati sono più abbondanti a temperature più basse.
Però, anche con questo metodo c'era ancora un problema:il processo di mineralizzazione stesso può influenzare l'incorporazione di isotopi pesanti nel carbonato di calcio (effetti cinetici). Se non identificato, la distorsione introdotta da tali effetti cinetici porta a determinazioni imprecise della temperatura. Ciò vale in particolare per gli archivi climatici come coralli e carbonati di grotta.
Un gruppo di ricerca internazionale guidato dal professor Jens Fiebig presso il Dipartimento di geoscienze della Goethe University di Francoforte ha ora trovato una soluzione a questo problema. Hanno sviluppato un metodo altamente sensibile mediante il quale, oltre al gruppo carbonato contenente 13 C e 18 O—l'abbondanza di un altro, anche il gruppo carbonato più raro può essere determinato con altissima precisione. Questo gruppo contiene anche due isotopi pesanti, vale a dire due isotopi di ossigeno pesante ( 18 O).
Se le abbondanze teoriche di questi due rari gruppi di carbonati sono tracciate l'una contro l'altra in un grafico, l'influenza della temperatura è rappresentata da una linea retta. Se, per un dato campione, le abbondanze misurate dei due gruppi carbonatici pesanti producono un punto lontano dalla retta, questa deviazione è dovuta all'influenza del processo di mineralizzazione.
David Bajnai, L'ex dottorato di ricerca di Fiebig. alunno, applicato questo metodo a vari archivi climatici. Tra gli altri, esaminò varie specie di coralli, carbonati di grotta e lo scheletro fossile di un cefalopode simile a un calamaro (belemnite).
Oggi, Il Dr. Bajnai è ricercatore post-dottorato presso l'Università di Colonia. Spiega:"Siamo stati in grado di dimostrare che, oltre alla temperatura, i meccanismi di mineralizzazione influenzano notevolmente anche la composizione di molti dei carbonati che abbiamo esaminato. Nel caso dei carbonati di grotta e dei coralli, le deviazioni osservate dall'esclusivo controllo della temperatura confermano i calcoli del modello dei rispettivi processi di mineralizzazione condotti dal Dr. Weifu Guo, nostro collaboratore presso la Woods Hole Oceanographic Institution negli Stati Uniti. Il nuovo metodo, per la prima volta, permette di valutare quantitativamente l'influenza del processo di mineralizzazione stesso. Per di qua, l'esatta temperatura di formazione del carbonato può essere determinata."
Il professor Jens Fiebig è convinto che il nuovo metodo abbia un grande potenziale:"Convalideremo ulteriormente il nostro nuovo metodo e identificheremo archivi climatici particolarmente adatti per una ricostruzione accurata e altamente precisa delle passate temperature della superficie terrestre. Intendiamo inoltre utilizzare il nostro metodo per studiare l'effetto che l'acidificazione antropica degli oceani ha sulla mineralizzazione dei carbonati, per esempio nei coralli. Il nuovo metodo potrebbe persino permetterci di stimare i valori di pH degli oceani precedenti." Se tutto ciò avrà successo, la ricostruzione delle condizioni ambientali che hanno prevalso nel corso della storia della Terra potrebbe essere notevolmente migliorata, Aggiunge.
