Нейтронна томографія допоможе відновити історію коралів

Дослідники з Австралії представили новий метод вивчення скам'янілих коралів, який дозволить науковцям краще відтворювати реакцію рифів та океанів на зміни клімату Землі тисячі років тому. Розробка може стати проривом у розумінні того, як сучасні рифи справлятимуться з швидким потеплінням та підвищенням рівня моря.

Тверді корали, які формують архітектуру рифів, будують свої скелети з форми карбонату кальцію під назвою арагоніт. Структура цього мінералу містить сліди елементів та ізотопів, які надають підказки про екологічні умови в період росту коралу. За словами Карри Вільямс, аспірантки Групи геокоастальних досліджень Сіднейського університету, яка розробила новий метод, арагоніт зберігає найкращі сигнали минулих океанічних та кліматичних умов у коралах, доступні для вивчення.

Проте з часом арагоніт перетворюється на іншу структурну форму карбонату кальцію, яка називається кальцит. Це робить викопні корали ненадійними для датування та реконструкції минулих кліматів. Саме ця проблема довгий час обмежувала можливості науковців працювати зі старими зразками коралів.

Тепер Вільямс та її команда показали, що нейтронна комп'ютерна томографія може використовуватися для картування місць, де кишені арагоніту зберігаються всередині викопних коралів, без необхідності їх розрізання. Нейтрони розсіюються, коли стикаються з атомами водню, що робить їх ідеальними для виявлення арагоніту, який утримує більше води та органічної речовини, що містять водень, ніж кальцит.

У новому дослідженні Вільямс та співавтори продемонстрували, що нейтронна комп'ютерна томографія може створювати тривимірні карти мінерального внутрішнього складу коралового керна. Вони виявили приховані зони арагоніту всередині викопного зразка віком 1650 років з острова Мушу в Папуа-Новій Гвінеї, зразка віком понад 40 тисяч років пізнього плейстоцену з рифу Ешмор на Північно-Західному шельфі та зразка віком приблизно 600 тисяч років середнього плейстоцену з Великого Бар'єрного рифу.

Вільямс зазначає, що цей метод відкриває двері для відновлення кліматичної інформації зі зразків коралів, які раніше вважалися занадто зміненими, щоб бути корисними. Завдяки можливості бачити внутрішню структуру викопних коралів у тривимірному форматі, дослідники можуть відрізнити оригінальний мінерал коралу, арагоніт, від його зміненої форми, кальциту.

Ті рідкісні ділянки оригінального арагоніту дозволяють науковцям розширити та зміцнити записи про те, як рифи та океани реагували на серйозні екологічні зміни в минулому. Цей контекст критично важливий для оцінки того, як сучасні рифи справлятимуться з швидким потеплінням та підвищенням рівня моря, підкреслює дослідниця.

Результати дослідження опубліковані у журналі Geochemistry, Geophysics, Geosystems. Проєкт Ultramarine, який зосереджується на дослідженнях та інноваціях у морських середовищах, підтримується фондом Minderoo Foundation.

Нова методика може змінити підхід до вивчення давніх кліматичних змін. Раніше науковцям доводилося фізично розрізати коралові зразки, щоб визначити, чи містять вони придатний для аналізу арагоніт. Це був руйнівний процес, який часто призводив до втрати цінних зразків. Тепер завдяки нейтронній томографії дослідники можуть неінвазивно сканувати викопні корали та точно визначати, де зберігся оригінальний мінерал, перш ніж проводити будь-які деструктивні аналізи.

Це особливо важливо для роботи з рідкісними та давніми зразками, які можуть надати унікальну інформацію про кліматичні події минулого. Розуміння того, як рифи реагували на зміни температури, рівня моря та хімічного складу океану в минулому, допоможе краще прогнозувати їхню долю в умовах сучасних кліматичних змін.