Температура как на Бали в Вайоминге? Окаменелости показывают жаркую тропическую Северную Америку 95 миллионов лет назад

Исследование предоставляет первые прямые данные о температуре этого обширного моря в средних широтах в разгар теплового максимума мелового периода, одного из самых жарких климатических периодов планеты за последние сотни миллионов лет.

Результаты опубликованы онлайн 9 мая в журнале геологияЭто также намекает на то, что может ожидать будущие поколения, если не будут сокращены выбросы парниковых газов.

«Эти данные указывают на то, что внутренняя часть Северной Америки во время пика мелового периода была такой же теплой, как самые жаркие условия в современных тропиках — представьте себе климат Бали, Индонезия, в таких местах, как Юта или Вайоминг», — сказал руководитель исследования. Автор — Мэтт Джонс, бывший научный сотрудник Мичиганского университета, а в настоящее время сотрудник Национального музея естественной истории Смитсоновского института.

Исследование показало, что средняя температура воды в Западном Внутреннем Морском Пути в середине мелового периода колебалась от 28 до 34 ° C (от 82 ° F до 93 ° F), такая же теплая, как современные экстремальные тропические условия, такие как теплый бассейн Индо-Тихоокеанского региона, который Отображает стабильно самые высокие температуры воды на самой большой площади земной поверхности.

Атмосферные концентрации углекислого газа в середине мелового периода до сих пор являются предметом споров среди исследователей, но несколько исследований показали, что уровни превышают 1000 частей на миллион. Сегодняшние уровни составляют чуть более 420 частей на миллион, но, по мнению климатологов, могут превысить 1000 к концу этого века, если выбросы ископаемого топлива не будут сокращены.

«Эти новые данные помогают определить температуру в Северной Америке во время пикового периода глобального потепления в геологическом прошлом, что, в свою очередь, может помочь нам лучше предсказать, насколько теплой будет Земля в будущем при ожидаемых условиях повышенного содержания CO2 в атмосфере», — говорится в исследовании. — сказал химик.

Чтобы определить, насколько горячей была Северная Америка во время пика глобального потепления мелового периода 95 миллионов лет назад, исследователи проанализировали 29 хорошо сохранившихся раковин устриц из коллекции окаменелостей Геологической службы США.

Окаменелости были найдены в обнажениях песчаника и сланца в Вайоминге, Колорадо, Юте, Нью-Мексико и Аризоне — местах, которые сегодня находились на той же широте, но в меловой период находились под водой. В то время Западный внутренний морской путь простирался от Мексиканского залива до Арктики и от современной Юты до Айовы.

Окаменелости, собранные в западных внутренних районах Соединенных Штатов, показывают, что морской путь изобилует морской жизнью, включая огромных устриц, аммонитов со спиральными раковинами и вымерших видов устриц. Динозавры бродили по близлежащим прибрежным равнинам.

В текущем исследовании исследователи использовали ископаемые раковины устриц, собранные в течение нескольких десятилетий Биллом Кьюбаном, одним из ведущих американских палеонтологов 20-го века, и его коллегами. По мере роста устриц их раковины включали различные формы или изотопы элементов кислорода и углерода в пропорциях, которые показывают температуру окружающей морской воды.

С помощью небольшого сверла Dremel Джонс взял образцы ископаемых раковин и собрал порошок кальцита. Используя современный масс-спектрометр в лаборатории Petersen UM, исследователи измерили соотношение изотопов углерода и кислорода. В частности, они изучили наличие тяжелого изотопа углерода 13 и тяжелого изотопа кислорода 18, а также сколько раз они обнаруживались связанными вместе в кристаллической структуре кальцита.

Частота связывания двух тяжелых изотопов, называемая агломерацией изотопов, очень чувствительна к температуре окружающей среды при формировании минерала, что позволяет ученым реконструировать прошлые температуры с помощью недавно разработанного метода, называемого термометрией изотопов агломерации.

«Многие поколения геологов изучали палеонтологию и стратиграфию Западного Внутреннего морского пути, предлагая различные идеи о прошлом климате и основу знаний, которая сделала возможным это исследование», — сказал Джонс. «Однако до сих пор не проводилось прямых измерений изношенного тепла из внутренней части Северной Америки в разгар тепличного мира мелового периода.

«Недостаток записей препятствует твердому пониманию эволюции температуры в Северной Америке в течение мелового периода и влияния температуры на морскую биологию континента на морском пути, а также на наземных животных, таких как динозавры, населяющие океан. прилегающие прибрежные равнины».

По словам авторов, североамериканские данные нового исследования согласуются с предыдущими исследованиями, в которых использовались традиционные методы термометрии изотопов кислорода на участках открытого океана по всему миру. Те более ранние исследования, в которых измерялось соотношение стабильных изотопов кислорода, экстраполировали температуру поверхности моря в 20-х годах (низкие 80 градусов по Фаренгейту) в субантарктиде до середины 30-х (самые высокие 90 градусов по Фаренгейту) в тропиках и южных регионах. средние широты.

В дополнение к конкретным результатам, идентифицирующим прошлое глобальное потепление в Западном Внутреннем Морском Пути, новое исследование также демонстрирует, как этот конкретный геохимический метод можно использовать для выявления климатических условий в глубоком прошлом, когда предыдущие технологии боролись.

«Даже после 15 лет работы с роящимся изотопным термометром меня все еще удивляет, что при наличии правильных образцов мы можем погрузить термометр в океан возрастом 95 миллионов лет и посмотреть, насколько он теплый», — сказал Петерсен. сказал. «Если мы хотим иметь возможность лучше предсказывать, как другая жизнь на Земле отреагирует на будущее потепление, оценки заметных температур в прошлые теплые периоды могут помочь нам установить максимальные пределы выживания».

Другим автором статьи по геологии является Элисон Керли, аспирантка UM. Работа финансировалась Национальным научным фондом, Мичиганским университетом и стипендией Питера Бака в Национальном музее естественной истории.