Oxygenisotoopverhoudingen in oude planten, vergelijkbaar met meteorieten, kunnen het klimaatverleden van de aarde onthullen

Onderzoekers aan de Universiteit van New Mexico hebben ontdekt hoe een bijzondere, prehistorische plant nieuwe manieren kan onthullen om het oude klimaat van de aarde te reconstrueren.

Onder leiding van professor Zachary Sharp van de afdeling Aarde- en Planetaire Wetenschappen, richt de studie, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, zich op paardenstaarten—holle-stengelplanten die al meer dan 400 miljoen jaar op aarde gedijen. De bevindingen van het team onthullen dat water dat door deze planten stroomt, een zo intense natuurlijke distillatie ondergaat dat de zuurstofisotoopverhoudingen lijken op die welke in meteorieten of buitenaardse materialen worden aangetroffen. “Het is een meterhoog cilinder met een miljoen gaten erin, gelijkmatig verdeeld. Het is een ingenieurswonder,” zei Sharp. “Je zou niets zoals dit in een laboratorium kunnen creëren.”

Deze ontdekking helpt langlopende mysteries rond zuurstofisotoopdata in woestijnplanten op te lossen en biedt een waardevol hulpmiddel voor klimaat reconstructie—vooral in droge omgevingen. Zuurstofisotopen in water fungeren als tracers voor wetenschappers, en bieden aanwijzingen over waterbronnen, plantentranspiratie en zelfs de luchtvochtigheid. Maar zwaardere isotopen komen in zeer kleine hoeveelheden voor, waardoor het moeilijk is om te modelleren hoe hun verhoudingen onder natuurlijke omstandigheden veranderen.

Het team van Sharp verzamelde monsters van gladde paardenstaarten (Equisetum laevigatum) langs de Rio Grande in New Mexico, en meet hoe de isotopenverhoudingen evolueerden van de basis van de plant naar de punt. De bovenste watermonsters toonden ongekende waarden, die eerder ver buiten het bereik van alles op aarde leken te vallen.

In juli van dit jaar kreeg Sharp de kans om dit onderzoek te presenteren op de Goldschmidt Geochemistry Conference in Praag. “Als ik dit monster vond, zou ik zeggen dat dit van een meteoriet is,” zei Sharp tijdens de conferentie. “Maar in feite dalen deze waarden naar deze bizarre lage niveaus.”

De nieuwe data stelden de onderzoekers in staat om hun modellen te verfijnen, waardoor frisse inzichten werden verkregen in eerder onverklaarbare resultaten van andere woestijnplanten. Sharp gelooft dat deze verbeterde modellen ook kunnen worden gebruikt om oude klimatsystemen te begrijpen.

Gepreserveerde paardenstaarten, die ooit tot 30 meter hoog groeiden, bevatten kleine siliciumstructuren genaamd phytolieten die mogelijk isotopenverhoudingen miljoenen jaren kunnen bewaren. Volgens Sharp fungeren deze phytolieten als een “paleo-hygrometer,” of een oude vochtigheidsmeter.

“We kunnen nu beginnen met het reconstrueren van de vochtigheid en klimaatcondities van omgevingen die teruggaan naar de tijd dat dinosaurussen de aarde bevolkten,” zei hij. Deze onderzoeksresultaten positioneren paardenstaarten—enkele van de oudste overlevenden van de natuur—als een onwaarschijnlijke maar krachtige verteller van het klimaatverhaal.