Древний моллюск из вымершей и чрезвычайно разнообразной группы, известной как моллюски-рудисты, быстро рос, откладывая ежедневные кольца роста. В новом исследовании использовались лазеры для взятия образцов мельчайших кусочков скорлупы и более точного подсчета годичных колец, чем у исследователей-людей с микроскопами.
Годичные кольца позволили исследователям определить количество дней в году и более точно рассчитать длину дня 70 миллионов лет назад. Новое измерение информирует модели о том, как образовалась Луна и насколько близко она была к Земле за 4 секунды.5-миллиардная история гравитационного танца Земля-Луна.
Новое исследование также обнаружило подтверждающие доказательства того, что моллюски укрывали фотосинтезирующих симбионтов, которые, возможно, способствовали построению рифов в масштабе современных кораллов.
Высокое разрешение, полученное в новом исследовании, в сочетании с высокой скоростью роста древних двустворчатых моллюсков позволило выявить беспрецедентные подробности о том, как жили животное и в каких водных условиях оно росло, с точностью до доли дня.
"У нас есть от четырех до пяти точек данных в день, и это то, что вы почти никогда не получите в геологической истории.
Мы можем взглянуть на день 70 миллионов лет назад. Это довольно удивительно, – сказал Нильс де Винтер, геохимик-аналитик из Брюссельского университета и ведущий автор нового исследования.
Климатические реконструкции глубокого прошлого обычно описывают долгосрочные изменения, которые происходят в масштабе десятков тысяч лет. Подобные исследования дают представление об изменениях в шкале времени жизни живых существ и могут устранить разрыв между климатическими и погодными моделями.
Химический анализ раковины показывает, что температура океана в позднем меловом периоде была выше, чем предполагалось ранее, достигая 40 градусов по Цельсию (104 градусов по Фаренгейту) летом и превышая 30 градусов по Цельсию (86 градусов по Фаренгейту) зимой. По словам де Винтера, летние высокие температуры, вероятно, приблизились к физиологическим пределам для моллюсков.
«Высокая точность этого набора данных позволила авторам сделать два особенно интересных вывода, которые помогают уточнить наше понимание как меловой астрохронологии, так и рудистской палеобиологии», – сказал Питер Скелтон, бывший преподаватель палеобиологии в Открытом университете и рудист. эксперт, не связанный с новым исследованием.
Древние строители рифов
Новое исследование проанализировало одного человека, который более девяти лет жил на мелководном морском дне в тропиках – месте, которое сейчас, 70 миллионов лет спустя, представляет собой сушу в горах Омана.
Моллюски Torreites sanchezi выглядят как высокие стаканы с крышками в форме медвежьих когтей. У древних моллюсков были две раковины или створки, которые соединялись в шарнире, как асимметричные моллюски, и росли в плотных рифах, как современные устрицы.
Они процветали в воде, на несколько градусов теплее, чем в современных океанах.
В конце мелового периода такие рудисты, как Т. Санчези доминировала в нише строительства рифов в тропических водах по всему миру, выполняя роль, которую сегодня играют кораллы. Они исчезли во время того же события, которое убило нептичьих динозавров 66 миллионов лет назад.
«Рудисты – особенные двустворчатые моллюски. «Нет ничего лучше, чем жить сегодня», – сказал де Винтер. "В конце мелового периода, особенно во всем мире, большинство строителей рифов – это двустворчатые моллюски.
Таким образом, они действительно взяли на себя роль построения экосистемы, которую кораллы играют в наши дни."
Новый метод сфокусировал лазер на маленьких кусочках скорлупы, сделав отверстия диаметром 10 микрометров, или примерно такой же ширины, как эритроцит. Микроэлементы в этих крошечных образцах раскрывают информацию о температуре и химическом составе воды во время формирования оболочки. Анализ обеспечил точные измерения ширины и количества ежедневных колец роста, а также сезонных закономерностей.
Исследователи использовали сезонные колебания окаменелости раковины, чтобы определить годы.
Новое исследование показало, что состав раковины менялся больше в течение дня, чем в зависимости от сезона или циклов океанских приливов. Мелкомасштабное разрешение дневных слоев показывает, что оболочка днем росла намного быстрее, чем ночью
«Этот двустворчатый моллюск очень сильно зависел от этого суточного цикла, что говорит о том, что у него были фотосимбионты», – сказал де Винтер. "У вас есть дневной ритм света, записанный в раковине."
Этот результат предполагает, что дневной свет был более важен для образа жизни древних моллюсков, чем можно было бы ожидать, если бы они питались в основном за счет фильтрации пищи из воды, как современные моллюски и устрицы, по словам авторов. Де Винтер сказал, что моллюски, вероятно, были связаны с обитающими в них симбиотическими видами, которые питались солнечным светом, подобно живым гигантским моллюскам, у которых есть симбиотические водоросли.
"До сих пор все опубликованные аргументы в пользу фотосимбиоза у рудистов были по существу спекулятивными, основанными только на наводящих на размышления морфологических признаках, а в некоторых случаях были явно ошибочными. «Эта статья является первой, в которой представлены убедительные доказательства в пользу гипотезы», – сказал Скелтон, но предупредил, что вывод нового исследования был специфическим для Торрейтеса и не мог быть обобщен на других рудистов.
Лунное отступление
Де Винтер тщательно подсчитал количество дневных слоев, найденных 372 для каждого годового интервала.
Это не было сюрпризом, потому что ученые знают, что в прошлом дни были короче. Однако результат является наиболее точным, доступным на данный момент для позднего мелового периода, и имеет удивительное применение для моделирования эволюции системы Земля-Луна.
Продолжительность года была постоянной на протяжении всей истории Земли, потому что орбита Земли вокруг Солнца не меняется. Но количество дней в году со временем сокращается, потому что дни становятся длиннее.
Продолжительность дня неуклонно увеличивается, поскольку трение от океанских приливов, вызванное гравитацией Луны, замедляет вращение Земли.
Приливы приливов немного ускоряют движение Луны по ее орбите, поэтому по мере замедления вращения Земли Луна удаляется все дальше. Луна отдаляется от Земли в 3 часа.82 см (1.5 дюймов) в год. Точные лазерные измерения расстояния до Луны от Земли продемонстрировали это увеличивающееся расстояние, поскольку программа Apollo оставила полезные отражатели на поверхности Луны.
Но ученые пришли к выводу, что Луна не могла удаляться с такой скоростью на протяжении всей своей истории, потому что линейное прогнозирование ее движения назад во времени поместило бы Луну внутрь Земли только на 1.4 миллиарда лет назад. Ученые знают из других доказательств, что Луна была с нами намного дольше и, скорее всего, слилась в результате массивного столкновения в начале истории Земли, более четырех лет.5 миллиардов лет назад.
Таким образом, скорость отступления Луны со временем изменилась, и информация из прошлого, как год из жизни древнего моллюска, помогает исследователям реконструировать эту историю и модель формирования Луны.
Поскольку в истории Луны 70 миллионов лет – это мгновение во времени, де Винтер и его коллеги надеются применить свой новый метод к более древним окаменелостям и сделать снимки дней еще глубже.