Er zijn fossielen, gevonden in oude mariene sedimenten en bestaande uit niet meer dan een paar magnetische nanodeeltjes, die ons veel kan vertellen over het klimaat van vroeger, vooral afleveringen van abrupte opwarming van de aarde. Nutsvoorzieningen, onderzoekers waaronder promovendus Courtney Wagner en universitair hoofddocent Peter Lippert van de Universiteit van Utah, hebben een manier gevonden om de waardevolle informatie in die fossielen te verzamelen zonder de schaarse monsters tot een fijn poeder te hoeven vermalen. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Het is zo leuk om deel uit te maken van een ontdekking als deze, iets dat kan worden gebruikt door andere onderzoekers die magnetofossielen en intervallen van planetaire verandering bestuderen, Wagner zegt. "Dit werk kan door veel andere wetenschappers worden gebruikt, binnen en buiten onze gespecialiseerde gemeenschap. Dit is heel spannend en bevredigend."

De naam "magnetofossiel" doet denken aan beelden van de X-Men, maar de realiteit is dat magnetofossielen microscopisch kleine bacteriële ijzerfossielen zijn. Sommige bacteriën maken magnetische deeltjes 1/1000 van de breedte van een haar dat, wanneer geassembleerd tot een ketting in de cel, werken als een kompas op nanoschaal. De bacteriën, genaamd "magnetotactische bacteriën, " kunnen vervolgens dit kompas gebruiken om zich af te stemmen op het magnetisch veld van de aarde en efficiënt naar hun favoriete chemische omstandigheden in het water te reizen.

Gedurende een paar perioden in het verleden van de aarde, aan het begin en midden van het Eoceen, van 56 tot 34 miljoen jaar geleden, sommige van deze biologisch geproduceerde magneten groeiden uit tot "gigantische" maten, ongeveer 20 keer groter dan typische magnetofossielen, en in exotische vormen zoals naalden, spindels, speerpunten en gigantische kogels. Omdat de bacteriën hun magnetische supersense gebruikten om hun favoriete niveaus van voedingsstoffen en zuurstof in het oceaanwater te vinden, en omdat de gigantische magnetofossielen worden geassocieerd met perioden van snelle klimaatverandering en verhoogde mondiale temperatuur, ze kunnen ons veel vertellen over de omstandigheden van de oceaan tijdens die snelle opwarming, en vooral hoe die omstandigheden in de loop van de tijd veranderden.

Eerder, extractie en analyse van deze fossielen vereiste het verpletteren van de monsters tot een fijn poeder voor beeldvorming met elektronenmicroscopie. "Het extractieproces kan tijdrovend en onsuccesvol zijn, elektronenmicroscopie kan kostbaar zijn, en de vernietiging van monsters betekent dat ze niet langer bruikbaar zijn voor de meeste andere experimenten, "Wagner zegt. "Het verzamelen en opslaan van deze monsters vereist gespecialiseerd personeel, uitrusting en planning, dus we willen zoveel mogelijk materiaal bewaren voor aanvullende studies als we kunnen."

Dus Wagner, Lippert en collega's, waaronder Ramon Egli van het Centraal Instituut voor Meteorologie en Geodynamica en Ioan Lascu van het National Museum of Natural History, een andere manier gevonden. Met behulp van sedimentmonsters verzameld in New Jersey, ze ontwierpen een nieuwe manier om een ​​analyse uit te voeren, genaamd FORC-metingen (eerste orde omkeringscurve). Met deze magnetische metingen met hoge resolutie, ze ontdekten dat de magnetische handtekening van gigantische magnetofossielen onderscheidend was - genoeg om de techniek in andere monsters te gebruiken om de aanwezigheid van de fossielen te identificeren. "FORC-metingen onderzoeken de reactie van magnetische deeltjes op extern aangelegde magnetische velden, het mogelijk maken om onderscheid te maken tussen verschillende soorten ijzeroxidedeeltjes zonder ze echt te zien, ' zegt Egli.

"Het vermogen om snel gigantische magnetofossielen in het geologische archief te vinden, zal helpen om de oorsprong van deze ongewone magnetofossielen te identificeren, " schrijven de onderzoekers, evenals de ecologie van de organismen die ze hebben gevormd. Dit is belangrijk, Wagner zegt, omdat geen bekende levende organismen tegenwoordig gigantische magnetofossielen vormen, en we weten nog steeds niet welke organismen ze in het verleden hebben gevormd. "De organismen die deze gigantische magnetofossielen hebben geproduceerd, zijn uiterst mysterieus, maar dit laat spannende onderzoekswegen open voor de toekomst", voegt Lascu toe.

Verder dan dat, Hoewel, de informatie in magnetofossielen helpt wetenschappers te begrijpen hoe oceanen reageerden op klimaatveranderingen in het verleden - en hoe onze huidige oceaan zou kunnen reageren op aanhoudende opwarming.