物理科技生物学-PHYICA

神秘的磁性化石提供了过去的五十岚凉子气候线索

地球 2022-08-29 00:00:08

犹他大学 巨型针的电子显微镜图像

针呈圆柱形,在晶体的一端逐渐变细

信用:考特尼瓦格纳,伊万拉斯科和肯尼斯利维

在古代海洋沉积物中发现的化石,由不超过几个磁性纳米粒子组成,可以告诉我们很多关于过去的气候,尤其是突然的全球变暖

现在,包括博士生考特尼·瓦格纳和犹他大学副教授彼得·里佩尔在内的研究人员已经找到了一种方法,不用将稀缺的样本粉碎成细粉,就能从这些化石中收集到有价值的信息

他们的结果发表在《美国科学院院刊》上

瓦格纳说:“成为这样一项发现的一部分真是太有趣了,其他研究磁化石和行星变化间隔的研究人员可以利用这一点。”

“这项工作可以被我们专业团体内外的许多其他科学家使用

这是非常令人兴奋和满足的

" “磁化石”这个名字可能会让人想起x战警的图像,但事实是磁化石是微小的细菌铁化石

一些细菌制造的磁性粒子只有头发宽度的1/1000,当在细胞内组装成链状时,就像一个纳米级的指南针

这种被称为“趋磁细菌”的细菌可以利用这种指南针使自己与地球磁场对齐,并高效地在水中传播到它们喜欢的化学环境中

在地球过去的几个时期,从5600万年到3400万年前的始新世开始和中期,一些生物产生的磁铁长到了“巨大”的尺寸,比典型的磁化石大大约20倍,并变成了奇特的形状,如针、纺锤、矛头和巨型子弹

因为细菌利用它们的磁超敏感在海水中找到它们喜欢的营养和氧气水平,并且因为巨型磁化石与快速气候变化和全球温度升高的时期有关,它们可以告诉我们很多关于快速变暖期间海洋状况的信息,特别是这些状况是如何随着时间而变化的

以前,提取和分析这些化石需要将样品粉碎成细粉,以便进行电子显微镜成像

瓦格纳说:“提取过程可能耗时且不成功,电子显微镜可能成本高昂,样品的破坏意味着它们对大多数其他实验不再有用。”

“收集和储存这些样本需要专业人员、设备和规划,因此我们希望尽可能保留更多的材料用于其他研究

" 因此,瓦格纳、李伯特和他的同事们,包括中央气象和地球动力学研究所的拉蒙·埃格利和国家自然历史博物馆的伊万·拉斯科,找到了另一种方法

利用在新泽西收集的沉积物样本,他们设计了一种新的分析方法,称为FORC(一阶反转曲线)测量

通过这些高分辨率的磁性测量,他们发现巨型磁化石的磁性特征非常独特——足以使这项技术应用于其他样本,以识别化石的存在

“FORC测量探测磁性粒子对外部施加磁场的反应,能够在没有实际看到它们的情况下区分不同类型的氧化铁粒子,”埃格利说

“在地质记录中快速找到巨型磁化石组合的能力将有助于识别这些不寻常的磁化石的来源,”研究人员写道,还有形成它们的生物体的生态学

瓦格纳说,这很重要,因为今天没有已知的活生物体形成巨型磁化石,我们仍然不知道过去是什么生物体形成了它们

拉斯库补充道:“产生这些巨型磁化石的生物非常神秘,但这为未来留下了令人兴奋的研究途径。”

然而,除此之外,磁化石中包含的信息有助于科学家理解海洋如何应对过去的气候变化,以及我们现在的海洋如何应对持续的变暖

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