Comment pouvez-vous… déduire les anciens climats des coquilles fossiles microscopiques?

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Brian Huber est conservateur des foraminifères planctoniques et président du département de paléobiologie du Smithsonian National Museum of Natural History. Cet article a été adapté de son article sur le blog Creuser le dossier fossile: la paléobiologie au Smithsonian, où cet article a d'abord été publié avant d'apparaître dans LiveScience Voix d'experts: Op-Ed & Insights.

Les sédiments marins riches en argile du sud-est de la Tanzanie contiennent certains des fossiles de micro-organismes océaniques les mieux conservés au monde, y compris les foraminifères que j'utilise pour étudier les anciens systèmes climatiques et océaniques.

Les foraminifères sont de minuscules créatures marines unicellulaires avec des coquilles solides, et ils vivent dans les océans depuis le Cambrien il y a plus de 500 millions d'années.

Pour atteindre les fossiles, enfouis il y a entre 66 millions et 112 millions d'années, mes collègues et moi avons utilisé une foreuse pour creuser profondément dans la terre. En dépit d'être enterré pendant si longtemps, la chimie d'origine des coquilles fossiles n'a pas été modifiée. Cela permet de mesurer les concentrations de divers isotopes d'oxygène dans les coquilles - des données qui permettent aux scientifiques de reconstruire les températures océaniques à l'époque où vivaient les foraminifères.

Un site de forage typique. Le gréement est installé à côté d'un baobab. C'était la saison sèche, donc l'arbre n'avait pas de feuilles. La pluie et la coupe du noyau ne se mélangent pas. (Crédit d'image: Brian Huber.)

Les foraminifères contiennent 16O(atomes d'oxygène avec huit neutrons dans leur noyau, l'isotope le plus courant) et 18O(moins courants, mais toujours présents, des isotopes d'oxygène plus lourds avec 10 neutrons dans leurs noyaux) dans leurs coquilles de carbonate de calcium dans un rapport qui est proportionnel à la température de l'eau.

Les scientifiques mesurent les rapports isotopiques dans les fossiles en dissolvant les coquilles dans l'acide et en analysant le gaz carbonique résultant dans un spectromètre de masse. Nous calculons ensuite les anciennes températures océan-eau en insérant les rapports isotopiques de l'oxygène dans une équation de température déterminée empiriquement.

Les paléoclimatologues sont particulièrement intéressés par une période comprise entre 94 millions et 90 millions d'années, lorsque les températures mondiales étaient les plus élevées de ces 250 millions d'années. Nous avons déterminé que les températures de surface des océans au large des côtes de la Tanzanie variaient de 90 à 95 degrés Fahrenheit (32 à 35 degrés Celsius), ce qui est d'environ 9 à 14 F (5 à 8 C) degrés plus élevés que les températures des eaux de surface subtropicales d'aujourd'hui.

L'éclairage de nuit sur l'appareil de forage permettait un forage de 24 heures, mais les scientifiques ne pouvaient travailler que dans la tente de recherche pendant la journée car les ordinateurs fonctionnaient à l'énergie solaire et l'équipe avait besoin de beaucoup de lumière pour la photographie. Après avoir photographié, décrit et échantillonné des noyaux toute la journée, les scientifiques sont retournés dans les logements, où l'électricité leur a permis d'étudier les microfossiles des noyaux de chaque jour sur des microscopes installés dans les chambres. (Crédit image: Ines Wendler)

Ce monde de «super serre» a soutenu la croissance de forêts luxuriantes, de grands dinosaures et d'autres organismes sensibles à la température aux deux pôles. Elle résulte probablement de concentrations beaucoup plus élevées de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre qui ont été expulsés dans l'atmosphère pendant une longue période d'activité volcanique sous-marine.

En savoir plus sur les efforts des paléontologues du Smithsonian pour forer des fossiles dans Comment voulez-vous… forer pour les fossiles?

Les opinions exprimées sont celles de l'auteur et ne reflètent pas nécessairement les vues de l'éditeur. Cet article a été initialement publié sous Sur le terrain: Exercices de base n ° 2 sur le blog Creuser le dossier fossile: la paléobiologie au Smithsonian.

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