Nieuw bewijs verzameld uit Antarctische zeeschelpen bevestigt dat de aarde al onstabiel was vóór de asteroïde-inslag die de dinosaurussen wegvaagde.

De studie, onder leiding van onderzoekers van de Northwestern University, meet als eerste de calciumisotoopsamenstelling van gefossiliseerde schelp- en slakkenhuizen, die dateren uit de Krijt-Paleogeen massa-extinctie. De onderzoekers ontdekten dat - in de aanloop naar het uitsterven - de chemie van de schelpen verschoof als reactie op een golf van koolstof in de oceanen.

Deze koolstofinstroom was waarschijnlijk te wijten aan langdurige uitbarstingen van de Deccan Traps, een 200, 000 vierkante mijl vulkanische provincie gelegen in het moderne India. In de jaren voorafgaand aan de inslag van de asteroïde, de Deccan Traps spuwden enorme hoeveelheden koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer. De concentratie van CO2 verzuurde de oceanen, rechtstreeks van invloed zijn op de daar levende organismen.

"Onze gegevens suggereren dat de omgeving aan het veranderen was vóór de inslag van de asteroïde, " zei Benjamin Linzmeier, de eerste auteur van de studie. "Die veranderingen lijken te correleren met de uitbarsting van de Deccan Traps."

"De aarde stond duidelijk onder stress voor de grote massa-extinctie, " zei Andrew D. Jacobson, een senior auteur van het papier. "De inslag van de asteroïde valt samen met de reeds bestaande instabiliteit van de koolstofcyclus, maar dat betekent niet dat we antwoorden hebben op de oorzaak van het uitsterven."

De studie zal worden gepubliceerd in de uitgave van januari 2020 van het tijdschrift Geologie , die later deze maand uitkomt.

Jacobson is hoogleraar aard- en planetaire wetenschappen aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern. Linzmeier was postdoctoraal onderzoeker bij het Ubben Program for Climate and Carbon Science aan het Institute for Sustainability and Energy in Northwestern toen het onderzoek werd uitgevoerd. Hij is nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Wisconsin-Madison in de afdeling Geowetenschappen.

'Elke schelp is een momentopname'

Eerdere studies hebben de mogelijke effecten onderzocht van de uitbarstingen van Deccan Traps op de massale uitstervingsgebeurtenis, maar velen hebben bulksedimenten onderzocht en verschillende chemische tracers gebruikt. Door te focussen op een specifiek organisme, kregen de onderzoekers een nauwkeuriger, record met hogere resolutie van de chemie van de oceaan.

"Schelpen groeien snel en veranderen met waterchemie, "Zei Linzmeier. "Omdat ze zo kort leven, elke schaal is een korte, bewaard gebleven momentopname van de chemie van de oceaan."

Zeeschelpen zijn meestal samengesteld uit calciumcarbonaat, hetzelfde mineraal gevonden in krijt, kalksteen en sommige antacidumtabletten. Kooldioxide in water lost calciumcarbonaat op. Tijdens de vorming van de schelpen, CO2 heeft waarschijnlijk invloed op de samenstelling van de schelp, zelfs zonder ze op te lossen.

Voor deze studie is de onderzoekers onderzochten schelpen verzameld uit de Lopez de Bertodano-formatie, een goed bewaard gebleven fossielrijk gebied aan de westkant van Seymour Island op Antarctica. Ze analyseerden de calciumisotoopsamenstellingen van de schelpen met behulp van een ultramoderne techniek die is ontwikkeld in het laboratorium van Jacobson in Northwestern. De methode omvat het oplossen van schaalmonsters om calcium te scheiden van verschillende andere elementen, gevolgd door analyse met een massaspectrometer.

"We kunnen calciumisotoopvariaties met hoge precisie meten, "Zei Jacobson. "En die isotoopvariaties zijn als vingerafdrukken om ons te helpen begrijpen wat er is gebeurd."

Met behulp van deze methode, het team vond verrassende informatie.

"We verwachtten enkele veranderingen in de samenstelling van de schelpen te zien, maar we waren verrast door hoe snel de veranderingen plaatsvonden, "Zei Linzmeier. "We waren ook verrast dat we niet meer verandering zagen in verband met de uitstervingshorizon zelf."

Een toekomstige waarschuwing

De onderzoekers zeiden dat het begrijpen van hoe de aarde reageerde op extreme opwarming en CO2-input in het verleden, ons kan helpen ons voor te bereiden op hoe de planeet zal reageren op de huidige, door de mens veroorzaakte klimaatverandering.

"Tot op zekere hoogte, we denken dat oude oceaanverzuringsgebeurtenissen goede analogieën zijn voor wat er nu gebeurt met antropogene CO2-emissies, "Zei Jacobson. "Misschien kunnen we dit werk gebruiken als een hulpmiddel om beter te voorspellen wat er in de toekomst zou kunnen gebeuren. We kunnen de rockplaat niet negeren. Het aardsysteem is gevoelig voor grote en snelle toevoegingen van CO2. De huidige uitstoot zal gevolgen hebben voor het milieu."