Een internationale samenwerking van wetenschappers, geleid door de Universiteit van Leicester, heeft het klimaat op aarde meer dan een half miljard jaar geleden onderzocht door klimaatmodellen en chemische analyses van fossiele schelpen van ongeveer 1 mm lang te combineren.

Het onderzoek, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , suggereert dat vroege dieren diversifieerden binnen een klimaat dat vergelijkbaar is met dat waarin de dinosauriërs leefden.

Dit tijdsinterval staat bekend om de 'Cambrische explosie', de tijd waarin vertegenwoordigers van de meeste grote diergroepen voor het eerst in het fossielenarchief verschijnen. Deze omvatten de eerste dieren die schelpen produceerden, en het zijn deze shelly fossielen die de wetenschappers gebruikten.

Wetenschappers hebben lang gedacht dat de vroege Cambrische periode waarschijnlijk een broeikasinterval was in de klimaatgeschiedenis van de aarde, een tijd dat er geen permanente poolijskappen waren.

Tot nu, echter, wetenschappers hebben alleen een idee gehad van hoe het Cambrische klimaat was vanwege de soorten gesteente die in die tijd werden afgezet - terwijl lang werd aangenomen dat het klimaat warm was, specifieke details zijn grotendeels een mysterie gebleven.

Gegevens van de kleine fossiele schelpen, en gegevens van nieuwe klimaatmodelruns, laten zien dat de zeetemperaturen op hoge breedtegraad (~65 °S) hoger waren dan 20 °C. Dit lijkt me erg heet, maar het is vergelijkbaar met recentere, beter begrepen, kasklimaten zoals die van het Late Krijt.

Thomas Hoorzitting, een promovendus van de School of Geography van de University of Leicester, Geologie en het milieu, legde uit:"Omdat wetenschappers de zeetemperaturen van een half miljard jaar geleden niet direct kunnen meten, ze moeten proxygegevens gebruiken - dit zijn meetbare grootheden die op een voorspelbare manier reageren op veranderende klimaatvariabelen zoals temperatuur. In dit onderzoek, we gebruikten zuurstofisotoopverhoudingen, dat is een veelgebruikte paleothermometer.

"Vervolgens gebruikten we zuur om fossielen van ongeveer 1 mm lang te extraheren uit blokken kalksteen uit Shropshire, VK, gedateerd tussen 515 - 510 miljoen jaar oud. Zorgvuldig onderzoek van deze kleine fossielen onthulde dat sommige van hen een uitzonderlijk goed bewaard gebleven schelpchemie hebben die niet is veranderd sinds ze op de Cambrische zeebodem groeiden."

Dokter Tom Harvey, van de School voor Aardrijkskunde, Geologie en het milieu, toegevoegd:"Veel zeedieren nemen chemische sporen van zeewater op in hun schelpen terwijl ze groeien. Die chemische handtekening gaat vaak verloren in de loop van de geologische tijd, dus het is opmerkelijk dat we het kunnen identificeren in zulke oude fossielen."

Analyses van de zuurstofisotopen van deze fossielen suggereerden zeer warme temperaturen voor zeeën op hoge breedte (~65 ° S), waarschijnlijk tussen 20 °C en 25 °C.

Om te zien of dit haalbare zeetemperaturen waren, de wetenschappers voerden vervolgens klimaatmodelsimulaties uit voor het vroege Cambrium. De klimaatmodelsimulaties suggereren ook dat het klimaat op aarde zich in een 'typische' broeikastoestand bevond, met temperaturen vergelijkbaar met recentere, en beter begrepen, broeikasintervallen in de klimaatgeschiedenis van de aarde, zoals de late Mesozoïcum en vroege Cenozoïcum tijdperken.

uiteindelijk, deze bevindingen helpen om onze kennis van de vroege dieren uit de periode en de omgeving waarin ze leefden uit te breiden.

Thomas Hearing zei:"We hopen dat deze benadering door andere onderzoekers kan worden gebruikt om een ​​duidelijker beeld op te bouwen van oude klimaten waar conventionele klimaatproxygegevens niet beschikbaar zijn."

Het onderzoek werd uitgevoerd als een internationale samenwerking met wetenschappers van de Universiteit van Leicester (VK), British Geological Survey (BGS; VK), en CEREGE (Frankrijk). Deze samenwerking bracht expertise in geochemie, paleontologie en klimaatmodellering om dit al lang bestaande probleem aan te pakken.

De wetenschappers zijn co-auteur van een open access (openbaar beschikbaar) artikel in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .