Группа исследователей из Университета Нью-Мексико выяснила, как одно своеобразное доисторическое растение может открыть новые способы реконструкции древнего климата Земли.
Под руководством профессора кафедры наук о Земле и планетах Закари Шарпа было опубликовано исследование в Proceedings of the National Academy of Sciences под названием «Чрезвычайное фракционирование тройных изотопов кислорода в Equisetum». В работе рассматривается хвощ — растение с полыми стеблями, которое процветает на Земле более 400 миллионов лет.
Основные выводы
Команда обнаружила, что вода, проходящая через эти растения, подвергается такой интенсивной естественной дистилляции, что её изотопные соотношения кислорода напоминают те, что встречаются в метеоритах или в других внеземных материалах.
«Это цилиндр высотой в метр с миллионом равномерно расположенных отверстий. Это инженерное чудо, — сказал Шарп. — Вы не смогли бы создать что-то подобное в лаборатории».
Открытие помогает разрешить давние загадки, связанные с данными об изотопах кислорода в пустынных растениях, и предлагает ценный инструмент для реконструкции климата, особенно в засушливых условиях.
Изотопы кислорода как индикаторы
Изотопы кислорода в воде действуют для учёных как индикаторы, предлагая информацию об источниках воды, скорости транспирации растений и даже атмосферной влажности. Но более тяжёлые изотопы встречаются в очень малых количествах, что затрудняет моделирование того, как их соотношения меняются в естественных условиях.
Команда Шарпа собрала образцы хвощей (Equisetum laevigatum) вдоль реки Рио-Гранде в Нью-Мексико, измерив, как соотношения изотопов менялись от основания растения к его верхушке. Верхние образцы воды показали беспрецедентные результаты, значения которых ранее казались выходящими далеко за пределы диапазона всего, что есть на Земле.
В июле прошлого года Шарп представил это исследование на конференции по геохимии Гольдшмидта в Праге. «Если бы я нашёл этот образец, я бы сказал, что это из метеорита, — сказал Шарп во время конференции. — Но на самом деле эти значения действительно падают до таких низких уровней».
Новые данные позволили исследователям усовершенствовать свои модели, предлагая новые идеи для ранее необъяснимых результатов, полученных для других пустынных растений. Шарп считает, что эти улучшенные модели могут быть использованы для понимания древних климатических систем.
Палео-гигрометр
Окаменелые хвощи, которые когда-то вырастали до 30 метров в высоту, содержат крошечные структуры из кремнезёма, называемые фитолитами, которые могут сохранять изотопные соотношения в течение миллионов лет. Эти фитолиты действуют как «палео-гигрометр», или древний датчик влажности, согласно Шарпу.
«Теперь мы можем начать реконструировать условия влажности и климата в средах, существовавших ещё тогда, когда по Земле бродили динозавры», — сказал он.
Это исследование ставит хвощи — одних из древнейших выживших представителей природы — в положение маловероятного, но мощного рассказчика о климате.
Предоставлено Университетом Нью-Мексико.