Капли морской воды содержат следы древнего мира

May 30, 2023

Морская соль скрывает тайну: крошечные капли морской воды, из которой она возникла, сохраняют геологическую историю.

Используя специальное оборудование, полученное из грантовых средств Национального научного фонда, Мебрахту Вельдегебриэль, доктор философии '22, научный сотрудник Принстонского университета, и заслуженный профессор наук о Земле Бингемтонского университета Тим Ловенштейн смогли реконструировать изменения в химическом составе морской воды за последние 150 миллионов лет. также получить представление о связанных с ними геологических процессах и изменениях климата. Их статья «Гидротермальные системы морского дна контролируют долгосрочные изменения в морской воде [Li+]: данные по флюидным включениям» недавно была опубликована в журнале Science Advances.

Океан «похож на гигантский суп из разных элементов», объяснил Ловенштейн. «Натрий и хлорид являются наиболее распространенными, но есть десятки других, растворенных в морской воде в следовых количествах, таких как литий».

Они изучили морскую соль (галит), образовавшуюся в разное время за последние 150 миллионов лет в географически разнообразных осадочных бассейнах в США, Европе, Азии и Африке. Внутри образцов соли были крошечные карманы, содержащие немного древней морской воды.

Чтобы получить доступ к крошечным каплям, исследователи использовали лазер, чтобы просверлить отверстия в кристаллах соли, а затем масс-спектрометр для анализа различных присутствующих микроэлементов. В этом исследовании они сосредоточились конкретно на концентрации лития, микроэлемента, который за последние 150 миллионов лет снизился в семь раз, параллельно с ростом соотношения магния и кальция.

Но почему?

Причина долгосрочных изменений в составе морской воды обсуждается на протяжении последних двух десятилетий. Исследователи предположили, что снижение концентрации лития в морской воде в основном связано с уменьшением образования океанической коры и снижением гидротермальной активности морского дна, на оба из которых влияют движения тектонических плит. Замедление активности плит за последние 150 миллионов лет привело к тому, что в океан поступало меньше лития, а в атмосферу выбрасывалось меньше углекислого газа, что в конечном итоге привело к глобальному похолоданию и нынешнему ледниковому периоду. Если повернуть время вспять на 150 миллионов лет назад, то можно сказать, что Земля была более теплым местом с большим количеством углекислого газа в атмосфере и большим количеством лития в море.

«Существует тесная связь между химией океана и химией атмосферы», — сказал Вельдегебриль. «Какие бы изменения ни происходили в океане, они также отражают то, что происходит в атмосфере».

В целом, исследования Вельдегебриля и Ловенштейна позволили значительно продвинуться в понимании химии древних океанов Земли и того, как движение тектонических плит повлияло на состав гидросферы и атмосферы нашей Земли. Такие химические изменения влияют и на биологию, например, на морских существ, которые строят свои панцири из карбоната кальция.

«Океаны и атмосфера связаны друг с другом, и то, как они изменяются, связано друг с другом», — объяснил Ловенштейн. "Все связано."