science >> Wetenschap >  >> Natuur

Een beeld van onze planeet en haar klimaat 520 miljoen jaar geleden, toen dieren zich over de oceanen verspreidden

Figuur 1:Vroeg-Cambrium continentaal arrangement en oceaantemperaturen, zoals afgeleid uit de numerieke vergelijking van onze wereldwijde klimaatsimulaties met een database van klimaatgevoelige sedimentaire gesteenten. Witte zeshoeken vertegenwoordigen de sedimentaire gesteenten gevormd tijdens het vroege Cambrium en vandaag bewaard gebleven, die zoveel "ankerpunten" dienden om te bepalen in hoeverre het gesimuleerde klimaat overeenkwam met onze huidige kennis van het vroege Cambrische klimaat. De namen van continenten zijn vetgedrukt. Credit:Universiteit Gent

De meeste diergroepen die onze planeet tegenwoordig bevolken, verschenen tijdens het vroege Cambrium (ongeveer 520 miljoen jaar geleden), totstandbrenging van de dierrijke biosfeer die we vandaag de dag nog steeds hebben. Ondanks het biologische belang van deze tijd, er zijn nog steeds substantiële onzekerheden over hoe de aarde er toen werkelijk uitzag, in het bijzonder de ligging van de continenten en de aard van het klimaat. Deze onzekerheden blijven bestaan ​​omdat de meeste technieken die worden gebruikt om de klimatologische omstandigheden uit het verleden te reconstrueren en de paleo-posities van de continenten te bepalen, moeilijk toe te passen zijn tot zo ver terug in de tijd. Vooral, hoe verder we teruggaan in de tijd, hoe minder gesteente bewaard blijft, en het is waarschijnlijker dat de fysische en chemische eigenschappen van het geconserveerde gesteente door geologische processen zijn veranderd.

Klimaatgevoelige rotsen, zoals sedimentair zout (evaporieten) en tropische zeeafzettingen (olietische kalksteen), vormen zich alleen onder bepaalde klimatologische omstandigheden en vormen een belangrijke bron van klimaatgegevens, onafhankelijk van de veelgebruikte geochemische methoden. Vooral, het is veel moeilijker om het klimaatsignaal van een heel gesteentetype te veranderen dan om de klimaatgevoelige chemie van dat gesteente subtiel te veranderen. Als resultaat, klimatologisch gevoelige gesteenten bieden een grotere temporele en paleogeografische dekking van paleoklimaatgegevens dan geochemische proxygegevens. Een interdisciplinair team van onderzoekers uit Europa en de V.S. voor het eerst in het Cambrium, een robuuste kwantitatieve behandeling van een database van klimaatgevoelige gesteenten om nieuw licht te werpen op hoe de aarde er meer dan 500 miljoen jaar geleden uitzag. Door globale numerieke simulaties van het vroege Cambrische klimaat te vergelijken met de database van sedimentaire afzettingen, de onderzoekers bepaalden welke combinatie van klimaat en continentale rangschikking de geologische database het beste verklaarde. Deze numerieke benadering biedt een uniek venster op planeet Aarde ten tijde van de Cambrische explosie (Figuur 1).

De numerieke resultaten geven aan dat de Cambrische dierlijke straling plaatsvond in een wereld met de meeste continentale landmassa's op het zuidelijk halfrond en met een klimaat dat aanzienlijk warmer is dan vandaag, met een gemiddelde jaarlijkse oceaanoppervlaktetemperatuur van ongeveer 19 graden Celsius aan de polen en 38 graden Celsius op tropische breedtegraden. Deze resultaten laten zien dat het integreren van gegevens en modellen in een kwantitatief analytisch kader het potentieel heeft om ons begrip van hoe de aarde er in het verre verleden uitzag aanzienlijk te verfijnen, minstens zo ver terug als 500 miljoen jaar geleden.