Koralen slaan hun kalkhoudende skeletten (calciumcarbonaat) neer uit zeewater. Gedurende duizenden jaren, enorme koraalriffen ontstaan ​​door de afzetting van dit calciumcarbonaat. Tijdens neerslag, koralen geven de voorkeur aan carbonaatgroepen die specifieke varianten van zuurstof bevatten (chemisch symbool:O). Bijvoorbeeld, hoe lager de watertemperatuur, hoe hoger de abundantie van een zware zuurstofvariant, bekend als isotoop ¹⁸ O, binnen het neergeslagen carbonaat. Helaas, de ¹⁸ O overvloed van het zeewater beïnvloedt ook de overvloed aan ¹⁸ O in het calciumcarbonaat - en de bijdrage van ¹⁸ O uit zeewater niet op te lossen bij temperatuurbepaling op basis van carbonaat ¹⁸ O overvloed alleen.

Een grote stap voorwaarts was de ontdekking dat de isotopensamenstelling van het geprecipiteerde carbonaat temperatuurbepalingen mogelijk maakt onafhankelijk van de samenstelling van het water als de abundantie van een specifieke, zeer zeldzame carbonaatgroep wordt gemeten. Deze carbonaatgroep bevat twee zware isotopen, een zwaar koolstofisotoop (13C) en een zwaar zuurstofisotoop ( ¹⁸ O) die 'geklonterde isotopen' worden genoemd. Samengeklonterde isotopen zijn overvloediger bij lagere temperaturen.

Echter, zelfs met deze methode was er nog een probleem:het mineralisatieproces zelf kan de opname van zware isotopen in het calciumcarbonaat beïnvloeden (kinetische effecten). Indien niet geïdentificeerd, de door dergelijke kinetische effecten veroorzaakte vertekening leidt tot onnauwkeurige temperatuurbepalingen. Dit geldt met name voor klimatologische archieven zoals koralen en grotcarbonaten.

Een internationale onderzoeksgroep onder leiding van professor Jens Fiebig van de afdeling Geowetenschappen van de Goethe Universiteit Frankfurt heeft nu een oplossing voor dit probleem gevonden. Ze hebben een zeer gevoelige methode ontwikkeld waarmee – naast de carbonaatgroep die ¹³ C en ¹⁸ O—de overvloed van een ander, een nog zeldzamere carbonaatgroep kan met zeer hoge precisie worden bepaald. Deze groep bevat ook twee zware isotopen, namelijk twee zware zuurstofisotopen ( ¹⁸ O).

Als de theoretische abundanties van deze twee zeldzame carbonaatgroepen in een grafiek tegen elkaar worden uitgezet, de invloed van de temperatuur wordt weergegeven door een rechte lijn. Indien, voor een bepaald monster, de gemeten abundanties van de twee zware carbonaatgroepen produceren een punt verwijderd van de rechte lijn, deze afwijking is te wijten aan de invloed van het mineralisatieproces.

David Bajnai, Fiebig's voormalige Ph.D. student, paste deze methode toe op verschillende klimatologische archieven. Onder andere, hij onderzocht verschillende koraalsoorten, grotcarbonaten en het fossiele skelet van een inktvisachtige koppotige (belemniet).

Vandaag, Dr. Bajnai is een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Keulen. Hij legt uit:"We waren in staat om aan te tonen dat - naast de temperatuur - de mechanismen van mineralisatie ook een grote invloed hebben op de samenstelling van veel van de carbonaten die we hebben onderzocht. In het geval van grotcarbonaten en koralen, de waargenomen afwijkingen van de exclusieve temperatuurregeling bevestigen modelberekeningen van de respectieve mineralisatieprocessen uitgevoerd door Dr. Weifu Guo, onze medewerker bij de Woods Hole Oceanographic Institution in de VS. De nieuwe methode, Voor de eerste keer, maakt het mogelijk om de invloed van het mineralisatieproces zelf kwantitatief te beoordelen. Op deze manier, de exacte temperatuur van carbonaatvorming kan worden bepaald."

Professor Jens Fiebig is ervan overtuigd dat de nieuwe methode een groot potentieel heeft:"We zullen onze nieuwe methode verder valideren en klimatologische archieven identificeren die bijzonder geschikt zijn voor een nauwkeurige en zeer nauwkeurige reconstructie van vroegere aardoppervlaktemperaturen. We zijn ook van plan onze methode te gebruiken om het effect bestuderen dat antropogene oceaanverzuring heeft op carbonaatmineralisatie, bijvoorbeeld in koralen. De nieuwe methode stelt ons misschien zelfs in staat om de pH-waarden van eerdere oceanen te schatten." Als dit allemaal lukt, de reconstructie van de omgevingsomstandigheden die gedurende de hele geschiedenis van de aarde heersten, zou sterk kunnen worden verbeterd, hij voegt toe.