大堡礁珊瑚的新见解为气候记录提供了修正因子

根据一项新的研究，新开发的地质技术有助于发现迄今为止最准确，最高分辨率的气候记录。研究发现，使用现代和化石珊瑚来测量海面温度的标准做法可能并不像最初想象的那么简单。通过结合高分辨率显微技术和地球化学模型，研究人员正在利用Porites珊瑚骨架的形成历史来微调用于进行全球气候预测的记录。

新的研究结果发表在“海洋科学前沿”杂志上。

研究人员说，在超过5亿年的时间里，通过记录骨骼中钙与锶和氧同位素的比例，珊瑚被动地跟踪海面温度的变化。珊瑚骨骼 - 由碳酸钙矿物质制成 - 生长层如树木年轮，在温暖的季节，锶含量增加，氧气同位素更轻。气候科学家利用这一过程随时间跟踪海面温度。

然而，这项气候跟踪技术并非没有缺陷，伊利诺伊大学地质学和微生物学教授布鲁斯福克说，他领导了这项新研究。

“我们可以将基于珊瑚的海面温度记录与使用温度探测器制作的记录相对照，”Fouke说，“值得注意的是，珊瑚记录在大多数情况下都是准确的，但有些情况下，测量结果与9摄氏度，这需要纠正。“

为了生长他们的骨骼，珊瑚息肉沉积文石。然而，这种矿物质也从海水中结晶，研究人员说，这可能会在分析原始珊瑚骨骼化学时引起问题。当海水流过多孔珊瑚结构时，它会在骨架顶部沉积新结晶的文石。Fouke说，新的文石可以记录不同的海面温度，通过称为成岩作用的过程改变原始的骨骼化学。

“如果不使用高功率显微镜，很难从原始珊瑚骨架中分辨出成岩文石，”巴克内尔大学本科学生，Carl R. Woese基因组生物学研究所附属机构和该研究的共同作者Kyle Fouke说。“确切地知道成骨变化发生的时间 - 骨骼形成后数天或数十年也是一项挑战。除非你使用最新的显微镜技术来帮助选择样品，否则你可以收集并测量两者的混合物。温度记录非常不同。“

为了测试这一点，该团队从位于澳大利亚海岸大堡礁的10至100英尺水深的Porites珊瑚头骨架上收集了钻芯。这些大型珊瑚头直径近10英尺，有些已经生长了数百年。

“基于我们的分析，我们发现在较深的海水中生长的珊瑚头的较旧部分含有较高浓度的成岩文石，”Kyle Fouke说。

“使用广泛的光，电子和X射线显微镜技术 - 在研究的共同作者Mayandi Sivaguru的指导下提供，他是美国卡尔·R·沃斯基因组生物学显微镜核心研究所的副主任。 I. - 我们能够清楚地区分原始骨架和成岩文石，如果存在的话，“Lauren Todorov说，”分子和细胞生物学本科生和研究的共同作者。

利用这些技术，该团队发现了大量不同的文石结晶历史，从骨骼生长的季节性变化到可能在每日 - 甚至每小时 - 周期发生的小规模过程。

通过采取额外步骤来梳理骨架和成岩文石结晶之间的相对时间，该团队将其数据与来自巴布亚新几内亚Porites的地球化学研究的钙，锶和氧同位素的化学混合模型相结合。由此，该团队创建了第一个可靠且可重复的校正因子，该因子决定了成岩蚀变对海面温度测量的误差幅度。

“另外，因为这是使用碳酸盐矿物文石来实现的，这种物质在海洋生物中无处不在，这种相同的校正因子可以与其他分泌碳酸盐骨骼和贝壳的海洋生物一起使用，”Bruce Fouke说。

研究人员表示，源自珊瑚骨架化学的海面温度记录是准确的气候重建和未来预测的黄金标准，这种新见解只会进一步加强这一工具。

美国宇航局天体生物学研究所，海军研究办公室和澳大利亚研究理事会支持这项研究。

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