Circa 120 milioni di anni fa, la terra ha subito un'estrema distruzione ambientale che ha soffocato l'ossigeno dai suoi oceani.

Conosciuto come evento anossico oceanico (OAE) 1a, l'acqua priva di ossigeno ha portato a un'estinzione di massa minore, ma significativa, che ha interessato l'intero globo. Durante questa età nel primo periodo Cretaceo, un'intera famiglia di nannoplancton marino è praticamente scomparsa.

Misurando l'abbondanza di isotopi di calcio e stronzio nei fossili di nannoplancton, Gli scienziati della terra del nord-ovest hanno concluso che l'eruzione della grande provincia ignea dell'altopiano di Ontong Java (LIP) ha innescato direttamente l'OAE1a. Circa le dimensioni dell'Alaska, l'Ontong Java LIP ha eruttato per sette milioni di anni, rendendolo uno dei più grandi eventi LIP conosciuti di sempre. Durante questo periodo, ha vomitato tonnellate di anidride carbonica (CO ₂ ) nell'atmosfera, spingendo la Terra in un periodo di serra che ha acidificato l'acqua di mare e soffocato gli oceani.

"Torniamo indietro nel tempo per studiare i periodi di serra perché la Terra si sta dirigendo verso un altro periodo di serra ora, " ha detto Jiuyuan Wang, un dottorato di ricerca nordoccidentale. studente e primo autore dello studio. "L'unico modo per guardare al futuro è capire il passato."

Lo studio è stato pubblicato online la scorsa settimana (16 dicembre) sulla rivista Geologia . È il primo studio ad applicare misurazioni di isotopi di stronzio stabili allo studio di antichi eventi anossici oceanici.

Andrew Jacobson, Bradley Sageman e Matthew Hurtgen, tutti professori di scienze della terra e planetarie al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern, sono coautori del documento. Wang è co-consigliato da tutti e tre i professori.

Indizi all'interno dei nuclei

I gusci di nannoplancton e molti altri organismi marini costruiscono i loro gusci di carbonato di calcio, che è lo stesso minerale che si trova nel gesso, calcare e alcune tavolette antiacidi. Quando CO . atmosferica ₂ si scioglie nell'acqua di mare, forma un acido debole che può inibire la formazione di carbonato di calcio e può anche dissolvere il carbonato preesistente.

Per studiare il clima terrestre durante il Cretaceo inferiore, i ricercatori della Northwestern hanno esaminato un 1, Nucleo di sedimento lungo 600 metri prelevato dalle montagne del Pacifico centrale. I carbonati nel nucleo si sono formati in acque poco profonde, ambiente tropicale da circa 127 a 100 milioni di anni fa e si trovano attualmente nelle profondità dell'oceano.

"Se si considera il ciclo del carbonio della Terra, il carbonato è uno dei maggiori serbatoi di carbonio, " disse Sageman. "Quando l'oceano si acidifica, sostanzialmente scioglie il carbonato. Possiamo vedere questo processo influenzare il processo di biomineralizzazione degli organismi che usano il carbonato per costruire i loro gusci e scheletri proprio ora, ed è una conseguenza dell'aumento osservato di CO . atmosferica ₂ a causa delle attività umane".

Stronzio come prova corroborante

Diversi studi precedenti hanno analizzato la composizione isotopica di calcio del carbonato marino del passato geologico. I dati possono essere interpretati in vari modi, però, e il carbonato di calcio può cambiare nel tempo, oscuramento dei segnali acquisiti durante la sua formazione. In questo studio, i ricercatori della Northwestern hanno anche analizzato gli isotopi stabili dello stronzio, un oligoelemento trovato nei fossili di carbonato, per ottenere un quadro più completo.

"I dati sugli isotopi di calcio possono essere interpretati in vari modi, " Jacobson ha detto. "Il nostro studio sfrutta le osservazioni che gli isotopi di calcio e stronzio si comportano in modo simile durante la formazione del carbonato di calcio, ma non durante l'alterazione che si verifica al momento della sepoltura. In questo studio, l'isotopo calcio-stronzio "multi-proxy" fornisce una forte evidenza che i segnali sono "primari" e si riferiscono alla chimica dell'acqua di mare durante l'OAE1a."

"Gli isotopi stabili dello stronzio hanno meno probabilità di subire alterazioni fisiche o chimiche nel tempo, " Wang ha aggiunto. "Isotopi di calcio, d'altra parte, può essere facilmente modificato in determinate condizioni."

Il team ha analizzato gli isotopi di calcio e stronzio utilizzando tecniche di alta precisione nel laboratorio pulito di Jacobson alla Northwestern. I metodi prevedono la dissoluzione dei campioni di carbonato e la separazione degli elementi, seguita da analisi con uno spettrometro di massa a ionizzazione termica.

I ricercatori sospettano da tempo che le eruzioni del labbro causino l'acidificazione degli oceani. "Esiste un legame diretto tra l'acidificazione degli oceani e la CO . atmosferica ₂ livelli, " Jacobson ha detto. "Il nostro studio fornisce prove chiave che collegano l'eruzione del LIP dell'altopiano Java di Ontong all'acidificazione degli oceani. Questo è qualcosa che la gente si aspettava dovrebbe essere il caso sulla base di indizi dai reperti fossili, ma mancavano dati geochimici".

Modellare il riscaldamento futuro

Comprendendo come gli oceani hanno risposto al riscaldamento estremo e all'aumento della CO . atmosferica ₂ , i ricercatori possono capire meglio come la Terra sta rispondendo alla corrente, cambiamento climatico causato dall'uomo. Gli esseri umani stanno attualmente spingendo la terra verso un nuovo clima, che sta acidificando gli oceani e probabilmente sta causando un'altra estinzione di massa.

"La differenza tra i periodi di serra passati e l'attuale riscaldamento causato dall'uomo è nella scala temporale, " Ha detto Sageman. "Gli eventi passati si sono svolti nel corso di decine di migliaia di milioni di anni. Stiamo facendo accadere lo stesso livello di riscaldamento (o più) in meno di 200 anni".

"Il modo migliore per capire il futuro è attraverso la modellazione al computer, " ha aggiunto Jacobson. "Abbiamo bisogno di dati climatici del passato per aiutare a modellare modelli più accurati del futuro".