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La température d’une planète est liée à la diversité de la vie qu’elle peut supporter Les géologues du MIT ont maintenant reconstitué une chronologie de la température de la Terre au début du Paléozoïque, il y a entre 510 and 440 million years – une période charnière où les animaux sont devenus abondants dans un monde auparavant dominé par les microbes.

Dans une étude publiée aujourd’hui dans les Actes de la National Academy of Sciences, les chercheurs ont relevé les creux et les pics de la température mondiale au début du Paléozoïque Ils rapportent que ces variations de température coïncident avec la diversité changeante de la vie sur la planète: les climats plus chauds ont favorisé la vie microbienne, tandis que les températures plus fraîches ont permis à des animaux plus diversifiés de s’épanouir.

Le nouveau record, plus détaillé que les calendriers précédents de cette période, est basé sur l’analyse de l’équipe des boues carbonatéesun type courant de calcaire qui se forme à partir de sédiments riches en carbonates déposés sur le fond marin et compactés sur des centaines de millions d’années

«Maintenant que nous avons montré que vous pouvez utiliser ces boues carbonatées comme enregistrements climatiques, cela ouvre la porte à un retour sur cette toute autre partie de l’histoire de la Terre où il n’y a pas de fossiles, alors que les gens ne savent pas vraiment ce que le climat était », déclare l’auteur principal Sam Goldberg, un étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT (EAPS)

Les co-auteurs de Goldberg sont Kristin Bergmann, le D Reid Weedon, Jr Professeur en développement de carrière à l’EAPS, avec Theodore Present de Caltech et Seth Finnegan de l’Université de Californie à Berkeley

Pour estimer la température de la Terre il y a plusieurs millions d’années, les scientifiques analysent les fossiles, en particulier les restes d’anciens organismes à coquille qui ont précipité dans l’eau de mer et ont poussé ou coulé sur le fond marin En cas de précipitations, la température de l’eau environnante peut changer la composition des coquilles, modifiant les abondances relatives de deux isotopes de l’oxygène: l’oxygène 16 et l’oxygène 18

“for example, si le carbonate précipite à 4 degrees Celsius, plus d’oxygène-18 se retrouve dans le minéral, à partir de la même composition de départ d’eau, [comparé au] carbonate précipitant à 30 degrees Celsius”, explique Bergmann «So, le rapport oxygène-18 à -16 augmente à mesure que la température se refroidit

In this way, les scientifiques ont utilisé d’anciennes coquilles carbonatées pour revenir en arrière sur la température de l’eau de mer environnanteun indicateur du climat général de la Terreau moment où les coquilles ont précipité pour la première fois Mais cette approche n’a conduit les scientifiques que jusqu’à présent, jusqu’aux premiers fossiles

Il y a environ 4 milliards d’années de l’histoire de la Terre où il n’y avait pas de coquillages, donc les coquilles ne nous donnent que le dernier chapitre”, dit Goldberg

La même réaction de précipitation dans les coquilles se produit également dans la boue carbonatée Mais les géologues ont supposé que l’équilibre isotopique dans les boues carbonatées serait plus vulnérable aux changements chimiques

Les gens ont souvent négligé la boue Ils pensaient que si vous essayez de l’utiliser comme indicateur de température, vous ne regarderiez peut-être pas la température originale de l’océan dans laquelle il s’est formé, mais la température d’un processus qui s’est produit plus tard, lorsque la boue a été enterrée à un kilomètre sous la surface. », Dit Goldberg

Pour voir si les boues carbonatées pouvaient conserver les signatures de leur température ambiante d’origine, l’équipe a utilisé la «géochimie des isotopes agglomérés», une technique utilisée dans le laboratoire de Bergmann, qui analyse les sédiments pour s’agglutiner, ou appariement, de deux isotopes lourds: l’oxygène-18 et carbone-13 La probabilité que ces isotopes se couplent dans les boues carbonatées dépend de la température mais n’est pas affectée par la chimie de l’océan dans laquelle les boues se forment

La combinaison de cette analyse avec les mesures traditionnelles des isotopes de l’oxygène fournit des contraintes supplémentaires sur les conditions vécues par un échantillon entre sa formation d’origine et le présent L’équipe a estimé que cette analyse pourrait être une bonne indication pour savoir si la composition des boues carbonatées est restée inchangée depuis leur formation. Par extension, cela pourrait signifier que le rapport oxygène-18 à -16 dans certaines boues représente avec précision la température d’origine à laquelle les roches se sont formées, permettant leur utilisation comme enregistrement climatique.

Les chercheurs ont testé leur idée sur des échantillons de boues carbonatées qu’ils ont extraites de deux sites, l’un au Svalbard, un archipel de l’océan Arctique et l’autre à l’ouest de Terre-Neuve. Les deux sites sont connus pour leurs roches exposées qui remontent au début de l’ère paléozoïque

In 2016 and 2017, des équipes se sont d’abord rendues au Svalbard, puis à Terre-Neuve, pour collecter des échantillons de boues carbonatées sur des couches de sédiments déposés sur une période de 70 million years, à partir du milieu du Cambrien, lorsque les animaux ont commencé à s’épanouir sur Terre, à travers les périodes ordoviciennes de l’ère paléozoïque

Lorsqu’ils ont analysé les échantillons pour les isotopes agglutinés, ils ont constaté que de nombreuses roches avaient subi peu de changements chimiques depuis leur formation. Ils ont utilisé ce résultat pour compiler les rapports isotopiques d’oxygène des roches à partir de 10 sites différents du Paléozoïque précoce afin de calculer les températures auxquelles les roches se sont formées. Les températures calculées à partir de la plupart de ces sites étaient similaires aux enregistrements de températures fossiles à plus basse résolution publiés antérieurement. Ultimately, ils ont cartographié une chronologie de la température au début du Paléozoïque et l’ont comparée aux archives fossiles de cette période, pour montrer que la température avait un effet important sur la diversité de la vie sur la planète.

«Nous avons constaté que lorsqu’il faisait plus chaud à la fin du Cambrien et au début de l’Ordovicien, il y avait aussi un pic d’abondance microbienne», dit Goldberg «Of the, il s’est refroidi en allant vers l’Ordovicien moyen à tardif, lorsque nous voyons d’abondants fossiles d’animaux, avant qu’une importante période glaciaire ne mette fin à l’Ordovicien Auparavant, les gens ne pouvaient observer les tendances générales qu’en utilisant des fossiles Parce que nous avons utilisé un matériau très abondant, nous avons pu créer un enregistrement à plus haute résolution et voir des hauts et des bas plus clairement définis

Il s’agit de la meilleure étude isotopique récente portant sur la question critique de savoir si les premiers animaux ont connu des températures précoces chaudes”, déclare Ethan Grossman, professeur de géologie à l’Université Texas A&M, qui n’a pas contribué à l’étude. «Nous devons utiliser tous les outils à notre disposition pour explorer cet intervalle de temps important

L’équipe cherche maintenant à analyser les boues plus anciennes, datant d’avant l’apparition des animaux, pour évaluer les changements de température de la Terre avant il y a 540 million years.

«Pour remonter au-delà d’il y a 540 million years, nous devons lutter contre les boues carbonatées, car elles sont vraiment l’un des rares records que nous ayons à contraindre le climat dans un passé lointain», déclare Bergmann

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Géologie, variabilité et changements climatiques, Paléozoïque, Terre

News – FR – Geologists Produce New Timeline of Earth's Paleozoic Climate Change
Associated title :
Les géologues produisent une nouvelle chronologie de Earth& # 39; Changements climatiques du Paléozoïque
Les géologues découvrent les effets du changement climatique sur la vie au cours de l’ère paléozoïque

Source: https://news.mit.edu/2021/geologists-produce-new-timeline-earths-paleozoic-climate-changes-0201

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