Een manier om te begrijpen hoe de zuurgraad van de oceaan kan veranderen, bijvoorbeeld, als reactie op stijgende kooldioxide (CO2) niveaus, is om te kijken naar de geschiedenis van de zuurgraad van zeewater. Dr. Itay Halevy van het Weizmann Institute of Science heeft gekeken naar het verre verleden - helemaal terug naar de vroegste oceanen van de aarde. Het model dat hij ontwikkelde, samen met Dr. Aviv Bachan van Stanford University, suggereert dat de vroege oceanen, precies rond de tijd dat het leven ontstond, waren enigszins zuur, en dat ze geleidelijk alkalisch werden. De studie, gepubliceerd in Wetenschap , werpt licht op hoe vroegere oceaanzuurniveaus werden gecontroleerd door CO2 in de atmosfeer, een belangrijk proces om de effecten van klimaatverandering te begrijpen.

Zuurgraad en alkaliteit worden gemeten op de pH-schaal van 0-14. Op deze schaal, 7 is neutraal, hoger is alkalisch, lager is zuur. Rond de 8,2 de oceanen van vandaag zijn licht alkalisch, en we weten dat stijgende CO2-niveaus momenteel de zuurgraad van de oceanen verhogen (afnemende pH).

Halevy, van de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen van het Weizmann Instituut, legt uit dat miljarden jaren geleden "de vroege zon zwakker was, ook al hebben we geen bewijs voor een veel kouder klimaat. We denken dat dit komt omdat de vroege atmosfeer meer van het broeikasgas CO2 bevatte dan nu, en dat naarmate de zon helderder werd, CO2-niveaus daalden, ' zegt Halevy.

CO2, en water produceren koolzuur, dus het spreekt vanzelf dat de vroege oceanen zuurder zouden zijn geweest. Maar hogere vroege CO2-niveaus zouden ook hebben geleid tot zuur regenwater en dit, beurtelings, had kunnen leiden tot hogere chemische verwering van de aardkorst, het wegspoelen van ionen die de zuurgraad van CO2 gedeeltelijk zouden neutraliseren. Welk effect is sterker? Dit is onduidelijk geweest; dus eerdere modellen van de geschiedenis van de pH van zeewater hebben alles bedacht, van hoge tot lage waarden.

Het model dat Halevy en Bachan ontwikkelden, verklaart deze processen en de manier waarop ze de stromen van ionen in en uit oceaanwater beïnvloeden. Volgens hun model het verzurende effect van hogere CO2-niveaus domineerde, en de vroege oceanen hadden een pH die lager was dan de huidige.

"Op een zeer fundamenteel niveau, " zegt Bachan, "We laten zien dat de pH van de oceaan gedurende de hele geologische tijd is gecontroleerd door een paar eenvoudige processen."

Cijfers op de voorgestelde pH zetten, Halevy zegt dat drie tot vier miljard jaar geleden, de pH van oceaanwater lag ergens tussen 6,0 en 7,5 - tussen die van melk en menselijk bloed. Halevy:"Dit geeft ons enkele aanwijzingen over de omstandigheden waaronder het leven ontstond in de vroege oceanen."

"We hadden een vroege oceaan die zuurder was dan vandaag, waarin het primitieve leven bloeide en chemische cycli in evenwicht waren; maar als we dit inzicht willen toepassen op vandaag, we moeten niet vergeten dat dit evenwicht van zuren en basen werd gehandhaafd over geologische tijdschalen - miljoenen jaren, " voegt hij eraan toe. "De verzuring van CO2 gaat tegenwoordig veel sneller, dit model is dus niet van toepassing op het kortetermijnprobleem. Over honderdduizenden jaren vanaf nu, de oceanen zullen een nieuw evenwicht hebben gevonden, maar tussen nu en dan, mariene organismen en omgevingen kunnen lijden."