Esihistorialliselle maapallon ilmastolle ovat ominaisia pitkät lämpötilan ja kosteuden muutokset, joista ei ole jäljellä kirjallisia tai instrumentaalisia todisteita. Tämä ilmasto rekonstruoidaan epäsuorien jälkien, kuten sademäärien, fossiilien ja muinaisiin materiaaleihin säilyneiden kemiallisten koostumusten perusteella. Olosuhteet vaihtelivat erittäin kosteista kausista kuiviin vaiheisiin, ja vaihtelut vaikuttivat kasvillisuuteen ja veden saatavuuteen. Myös prosessit, kuten voimakas haihtuminen kuivilla alueilla ja nykyisestä poikkeavat ilmakehän kiertomallit, vaikuttivat asiaan.
Sisältö
Nämä muuttujat ovat vain osittain tiedossa, koska säilyneet indikaattorit ovat yleensä niukkoja ja vaikeasti tulkittavia. Tämä rajoitus edellyttää fyysisten kantajien etsimistä, joiden avulla voidaan mitata kosteutta ja veden käyttäytymistä hyvin kaukaisina aikoina.
Tietojen puuttuminen pakotti meidät etsimään hyvin erityisiä fyysisiä merkkejä.
New Mexicon yliopiston tutkijaryhmä julkaisi tutkimuksen, jossa paljastettiin äärimmäinen hapen isotooppien fraktioituminen hevoskastanjassa, mikä antoi tutkijoille mahdollisuuden rekonstruoida esihistoriallisen Maan kosteuden ja ilmaston fossiilisten kasvien jäännösten perusteella. Tutkimus osoitti, että näissä kasveissa kiertävä vesi saa isotooppikoostumuksen, joka ylittää tavanomaiset maapallon vaihteluvälit. Tämä kemiallinen tunnusmerkki säilyttää tietoa ympäristön haihtumisesta ja kosteudesta. Tämä löytö avaa mahdollisuuden mitata muinaisia ilmasto-olosuhteita aiemmin saavuttamattomalla tarkkuudella.
Tutkimusryhmä keräsi sileän heinäkasvin näytteitä Rio Grande -joen varrelta New Mexicosta ja analysoi veden pitoisuuden jokaisen varren juuresta latvaan. Mittaukset osoittivat happi-isotooppien asteittaisen muutoksen veden edetessä kasvin yläosaa kohti . Yläosassa arvot saavuttivat tasot, jotka aiemmin olisi pidetty analyyttisinä virheinä. Vertikaalinen seuranta mahdollisti näiden muutosten yhdistämisen jatkuvaan veden menetykseen haihtumisen kautta varren pituudella.
Tulokset esiteltiin kansainvälisessä geokemian konferenssissa Prahassa. Mitatut suhteet osoittautuivat samanlaisiksi kuin joissakin meteoriiteissa havaitut suhteet. Zachary Sharp, maapallon ja planeettojen tieteen professori ja tutkimuksen johtava kirjoittaja, selitti esityksen aikana: ”Jos olisin löytänyt tämän näytteen, olisin sanonut, että se on peräisin meteoriitista.” Tämä vertailu korosti, kuinka havaittu prosessi ylittää maapallolla tunnetut isotooppien fraktioitumisen rajat .
Fytoliitit mahdollistavat ilmastollisten signaalien säilyttämisen tuhansien vuosien ajan.
Tutkimuksessa analysoitiin myös fossiilisten saniaisten potentiaalia . Nämä kasvit, jotka aiemmin saavuttivat jopa 30 metrin korkeuden, muodostavat mikroskooppisia piidioksidirakenteita, joita kutsutaan fytoliiteiksi ja jotka voivat säilyttää veden isotooppikoostumuksen miljoonien vuosien ajan. Sharpin mukaan ”nämä tiedot antavat meille mahdollisuuden rekonstruoida ympäristön kosteuden hyvin muinaisina aikoina”. Fytoliitit toimivat siis fyysisinä kosteuden indikaattoreina ajanjaksoina, joista ei ole suoraa tietoa.
Löytö osoitti, että heinäkasvit toimivat äärimmäisinä luonnollisina tislaimina . Varren ontto rakenne ja jatkuva veden menetys johtavat hyvin huomattavaan kevyiden ja raskaiden isotooppien erottumiseen. Tämä mekanismi selittää, miksi syntyy arvoja, jotka aiemmin näyttivät olevan ristiriidassa maapallon prosessien kanssa . Näin ollen havaittu käyttäytyminen ratkaisee aiemmat epäilyt, jotka koskivat poikkeavia mittaustuloksia aavikkoalueiden kasveista.
Tutkimus, joka on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä, täydentää New Mexico -yliopiston muita geotieteiden alalla tehtyjä töitä. Näiden kasvien jäännösten tunnistaminen auttaa edistymään kaukaisen menneisyyden ilmaston rekonstruoinnissa. Tämä laajentaa työkalupakkia, joka on käytettävissä ymmärtämään, miten maapallon ilmastojärjestelmät toimivat kauan ennen ihmisen ilmestymistä.
