BALTIMORE, Md. — För cirka 200 miljoner år sedan inträffade en massiv utrotning av arter över hela världen. En sådan händelse är känd som en massutrotning. Och genom att titta på mycket gamla stenar hittar forskare nu vad som verkar ha lett till dessa dödsfall: ett snabbt värmande klimat.
Vid den tiden hade vulkaner spytt ut enorma mängder koldioxid och andra växthusgaser i luften. Dessa gaser fångade extra värme i atmosfären precis som de gör idag. Detta ledde till en ganska snabb uppvärmning nära jordens yta. Många arter kunde inte anpassa sig till den snabba klimatförändringen och dog helt enkelt.
Kommer: Den sjätte massutrotningen?
Än sen då? Tja, att köra bil, driva fabriker, värma hem och andra mänskliga aktiviteter släpper idag ut många ton växthusgaser i luften varje sekund. Jordens nuvarande låggradiga feber kan vara på väg att en dag simulera dessa uråldriga förhållanden. Skillnaden: Den här gången spelar människor – inte vulkaner – en roll i att driva förändringen. Och det är den nuvarande uppvärmningen som har gjort det så viktigt att förstå effekterna av den gamla heta perioden.
För sin nya studie fokuserade forskarna på uppvärmningen av forntida hav.
Steniga ledtrådar till forntida hav
Förklarare: Global uppvärmning och växthuseffekten
Forskarna mätte havets uppvärmning genom att studera flerskiktiga bergarter från Storbritannien. De kallas stromatoliter (Strow-MAT-eh-lytes). Sekret från mikrober hjälpte till att bilda dessa stenar. Och varje lager av stenarna ger en ögonblicksbild av mikroberna som hade levt när de bildades.
Ett lager visar tecken på alger. Dessa tillhörde en grupp som kallas prasinofyter (Praa-SIN-oh-fytes). Dessa alger trivs bara när andra arter har problem. Som sådan är “den känd som en katastrofart”, förklarar Victoria Petryshyn. Hon är en geolog som arbetar vid European Institute of Marine Sciences i Plouzané, Frankrike. Hon arbetar också vid University of California i Los Angeles (UCLA).
Prasinofyter är en typ av alger. De är kända som en katastrofart. Anledningen: Dessa fossil förekommer bara i stort antal vid tillfällen då de flesta andra arter hade problem. Yadira Ibarra, Stanford University
Geologer vet att ett stort antal arter dog plötsligt för cirka 200 miljoner år sedan. Detta hjälpte dem att länka prasinofytskiktet till den massutrotningen. Ännu bättre, stenens kemi lät Petryshyn och hennes team ta reda på hur varmt vattnet var när stenen bildades. Ett lager bildades i vatten som var cirka 34° Celsius (93° Fahrenheit). Ett senare lager från samma allmänna tidsperiod bildades vid ungefär 37 °C (99 °F). Det är cirka 10 °C högre än vad havet nu får på sommaren i Oahu, Hawaii!
Sådana temps skulle ha gjort luften ovanför det gamla havet “mycket rostig och mycket fuktig”, konstaterar Petryshyn.
Hennes team beskrev sina resultat den 1 november här, vid Geological Society of Americas årsmöte.
Hur de beräknade värmen
Forskarna mätte havets temperatur genom att väga stenen. Dess vanligaste mineral är kalciumkarbonat. Som dess formel (CaCO
3.
) visar att denna sten består av kalcium, kol och syre. Men “om du tittar på molekyler av kalciumkarbonat är de inte alla identiska”, konstaterar Aradhna Tripati. Hon är också geolog vid UCLA.
De olika kalciumkarbonatmolekylerna “väger faktiskt lite olika mängder”, säger hon. Och det beror på att molekylerna innehåller olika isotoper — former av elementen — som fungerar som deras byggstenar. Du kanske tänker på isotoper som olika smaker av ett element, säger Tripati. De skiljer sig åt i antalet neutroner som varje atom har i sin kärna (eller kärna).
Den täta kärnan av varje atom innehåller en blandning av dessa neutroner tillsammans med andra partiklar som kallas protoner. Varje atom av ett visst element kommer att ha samma antal protoner i sin kärna. Endast antalet neutroner kan variera. Ju fler neutroner ett grundämne har, desto tyngre blir det. De tyngre molekylerna av CaCO
3
är gjorda av tyngre former av syre och kolatomer.
Lägre temperaturer gör att mer av det tunga kolet och tunga syreatomerna klumpar sig, eller binder samman, i denna typ av berg. Så stromatolitlager som bildas i kallare vatten borde ha mer massa och tyngre CaCO
3
molekyler. Eller så trodde forskarna. Nu undersökte teamet de gamla klipporna och letade efter bekräftelse på det.
Deras första steg: De borrade i berget på olika ställen. Detta producerade damm som var “ungefär lika fint som babypuder”, säger teammedlemmen Robert Gammariello. Han är student i Tripatis labb vid UCLA.
Han och Petryshyn lade en liten bit pulver från varje borrat hål i kapslar. Sedan vägde de dem. Därifrån kunde de beräkna andelen tunga till lätta kalciumkarbonatmolekyler i varje prov. Därefter hänvisade teamet till tidigare arbete som hade gjorts med moderna karbonatstenar. Den kemiska sammansättningen av dessa stenar liknar de gamla. Forskare visste vilken temperatur dessa stenar hade bildats vid. Så de hade använt det för att utveckla en ekvation som skulle koppla temperatur till isotopklumpning. Och den ekvationen stämde väl överens med vad fysiken säger om hur värme (energi) påverkar materia.
Förklarare: Vad är en datormodell?
Nu använde laget sin ekvation med den gamla klippan. De visste förhållandet mellan klumpade isotoper. Så de använde matematik för att beräkna vad temperaturen var när bergskikten bildades. Och deras resultat stämde väl överens med vad klimatforskare hade förutspått med datormodeller. Dessa hade använt andra data för att göra temperaturberäkningar för samma period. Petryshyn säger att liknande resultat från två olika tillvägagångssätt hjälper till att visa att datormodellerna var korrekta.
Förutsäga framtiden
“Det här är mycket spännande arbete”, säger Margaret Fraiser. Hon är geolog vid University of Wisconsin-Milwaukee. Att använda de klumpade isotoperna för att förstå klimatförändringarna är viktigt och hade inte gjorts tidigare, säger hon. “Ju mer vi förstår de djupa tidsrapporterna för klimatförändringar”, förklarar hon, “desto mer kan vi använda dem… för att hjälpa mänskligheten att bättre förutsäga framtiden.”
Havsvattentemperaturen är kopplad till lufttemperaturen. Och lufttemperaturen stiger med cirka 2 °C varje gång koldioxiden i atmosfären fördubblas. Baserat på det beräknar Tripati och hennes team att koldioxidnivåerna var runt 2 200 ppm när massutrotningen ägde rum för cirka 200 miljoner år sedan.
Koldioxidhalterna är idag höga, men inte så höga. De är bara cirka 400 ppm. Men utsläppen av växthusgaser har inte slutat öka. Om de inte sjunker avsevärt kommer temperaturerna att fortsätta stiga också.
Bevisen från 200 miljoner år sedan tyder på att det är anledning till oro, sa Petryshyn och Tripati till Science News for Students. Bara en 2 °C vandring i uppvärmningen skulle vara tillräckligt för att orsaka dramatiska förändringar. Och, konstaterar Tripati, “Det är den typ av uppvärmning vi lätt kan få under de kommande 50 till 100 åren.”
Kraftord(för mer om Power Words, klicka här)
algerEncelliga organismer som en gång ansågs vara växter (de är t). Som vattenlevande organismer växer de i vatten. Precis som gröna växter är de beroende av solljus för att göra sin mat.atom Grundenheten för ett kemiskt element. Atomer är uppbyggda av en tät kärna som innehåller positivt laddade protoner och neutralt laddade neutroner. Kärnan kretsar kring ett moln av negativt laddade elektroner.atmosfär Gashöljet som omger jorden eller en annan planet.kalcium Ett kemiskt grundämne som är vanligt i mineraler i jordskorpan . Det finns också i benmineral och tänder och kan spela en roll i förflyttningen av vissa ämnen in i och ut ur celler.kalciumkarbonat Den huvudsakliga kemiska föreningen i kalksten, en sten gjord av de små skalen från forntida marina organismer. Dess formel är CaCO
3
(vilket betyder att den innehåller en kalciumatom, en kolatom och tre syreatomer).
kol Det kemiska grundämnet som har atomnummer 6. Det är fysisk grund för allt liv på jorden. Kol finns fritt som grafit och diamant. Det är en viktig del av kol, kalksten och petroleum, och kan självbinda, kemiskt, för att bilda ett enormt antal kemiskt, biologiskt och kommersiellt viktiga molekyler.koldioxid (eller CO
2
) En färglös, luktfri gas som produceras av alla djur när syret de andas in reagerar med den kolrika maten som de har ätit. Koldioxid frigörs också när organiskt material (inklusive fossila bränslen som olja eller gas) förbränns. Koldioxid fungerar som en växthusgas som fångar värme i jordens atmosfär. Växter omvandlar koldioxid till syre under fotosyntesen, den process de använder för att göra sin egen mat.klimat Väderförhållandena som råder i ett område i allmänhet eller över en lång period.klimatförändringar Långsiktig, betydande förändring av jordens klimat . Det kan hända naturligt eller som svar på mänskliga aktiviteter, inklusive förbränning av fossila bränslen och röjning av skog.koncentration (i kemi) Ett mått på hur mycket av ett ämne har upplösts i en annan.element(i kemi) Vart och ett av mer än hundra ämnen för där den minsta enheten av varje är en enda atom. Exempel inkluderar väte, syre, kol, litium och uran.ekvation I matematik, påståendet att två storheter är lika. Inom geometrin används ofta ekvationer för att bestämma formen på en kurva eller yta.geologi Studiet av jordens fysiska struktur och substans, dess historia och de processer som verkar på det. Människor som arbetar inom detta område är kända som geologer. Planetgeologi är vetenskapen om att studera samma saker om andra planeter.växthusgas En gas som bidrar till växthuseffekten genom att absorbera värme . Koldioxid är ett exempel på en växthusgas.isotoper Olika former av ett grundämne som varierar något i vikt (och potentiellt under livet). Alla har samma antal protoner men olika antal neutroner i sin kärna. Som ett resultat av detta skiljer de sig också i massa.mass En siffra som visar hur mycket ett objekt motstår att snabba upp och sakta ner — i grunden ett mått på hur mycket materia som föremålet är gjort av.microbe Förkortning för mikroorganism. En levande varelse som är för liten för att se med blotta ögat, inklusive bakterier, vissa svampar och många andra organismer som amöbor. De flesta består av en enda cell.molekyl En elektriska En neutral grupp av atomer som representerar minsta möjliga mängd av en kemisk förening. Molekyler kan vara gjorda av enstaka typer av atomer eller av olika typer. Till exempel består syret i luften av två syreatomer (O
2), men vatten består av två väteatomer och en syreatom (H 2
O) .
neutron En subatomär partikel som inte bär någon elektrisk laddning som är en av grundläggande materia. Neutroner tillhör familjen av partiklar som kallas hadroner.kärnaPlural är kärnor. (i kemi och fysik) Den centrala kärnan i en atom, som innehåller det mesta av dess massa. Den innehåller subatomära partiklar som kallas neutroner och protoner.parts per million(miljarder eller biljoner) Förkortas ofta som ppm ( eller ppb eller ppt), är det ett mått på antalet enheter av något material som det blandas i ett annat. Enheterna bör vara samma (eller likvärdiga) för båda materialen. Termen används för att beskriva extremt små koncentrationer av en kemikalie löst i en annan. Till exempel skulle en lösning av 300 delar per miljard natrium i vatten innebära att det finns 300 natriumatomer för varje miljard vattenmolekyler.prasinofyter En grupp alger som tenderar att frodas när andra arter är i trubbel. Som sådan refererar biologer ibland till dem som “katastroferarter.”proton En subatomär partikel som är en av de grundläggande byggstenarna i atomerna som utgör materia. Protoner tillhör familjen av partiklar som kallas hadroner.kvot Förhållandet mellan två tal eller belopp. När de skrivs ut är siffrorna vanligtvis åtskilda med ett kolon, till exempel 50:50. Det skulle innebära att för varje 50 enheter av en sak (till vänster) skulle det också finnas 50 enheter av en annan sak (representerad av siffran till höger).stromatolit En typ av skiktad bergart som bildas när cyanobakterier i vatten skapar stora samhällen. Deras klibbiga ytor fångar sediment som flyter i vattnet. Det ackumulerande sedimentet reagerar på kalciumkarbonat i vattnet. Detta skapar kalksten, som byggs upp väldigt, väldigt långsamt. En hundraårig stromatolit kan bli bara 5 centimeter (2 tum) i storlek.termodynamik Den gren av fysiken som studerar effekterna av värme, temperatur och arbeta med materia i ett system.
Leave a Reply