Nacre ou nacre (prononcé nay-ker), le brillant, biominéral dur comme des ongles qui tapisse des coquillages, s'est avéré être un enregistrement fidèle de la température ancienne de l'océan.

Rédaction en ligne jeudi, 15 décembre dans la revue Lettres des sciences de la Terre et des planètes , une équipe dirigée par le professeur de physique de l'Université du Wisconsin-Madison Pupa Gilbert décrit des études sur les attributs physiques de la nacre dans les coquilles modernes et fossiles montrant que le biominéral fournit un enregistrement précis de la température au fur et à mesure que le matériau se forme, couche après couche, dans un mollusque.

"Nous pouvons corréler très précisément l'épaisseur des comprimés de nacre avec la température, " dit Gilbert, expliquant que la nacre se forme lorsque les mollusques déposent des comprimés polygonaux microscopiques de l'aragonite minérale comme de la brique pour construire des couches de biominéral brillant.

Le travail est important car il fournit aux scientifiques une nouvelle méthode potentiellement plus précise de mesure des températures océaniques anciennes, améliorer les méthodes maintenant utilisées avec d'autres biominéraux pour démêler l'enregistrement des conditions environnementales dans lesquelles les matériaux se sont formés dans un passé lointain.

"Tout le monde mesure les températures dans le monde antique à l'aide de proxies chimiques, " dit Gilbert, des méthodes de référencement qui, par exemple, utiliser des ratios d'oxygène isotopique enfermé dans de minuscules coquilles fossiles fabriquées par des micro-organismes marins connus sous le nom de foraminifères pour obtenir un instantané des températures des océans dans un passé lointain.

La méthode imaginée par Gilbert et ses collaborateurs est extraordinairement simple :en utilisant juste un microscope électronique à balayage et une coupe transversale de coquille, il est possible de mesurer l'épaisseur des comprimés microscopiques stratifiés qui composent la nacre dans une coque. L'épaisseur des comprimés, explique Gilbert, est en corrélation avec la température de l'océan telle que mesurée dans les coquillages modernes lorsque les températures de l'océan étaient connues au moment de la formation des coquilles.

Le nouveau travail des chercheurs du Wisconsin, Harvard, et le Lawrence Berkeley National Laboratory propose une nouvelle approche physique pour mesurer le climat passé, dit Gilbert, un expert en formation biominérale.

"Si ce que vous mesurez est une structure physique, vous le voyez directement, " dit Gilbert. " Vous mesurez juste l'épaisseur du comprimé de nacre, l'espacement des lignes, et cela correspond à la température. Lorsque la température est plus chaude, les couches deviennent plus épaisses."

La nouvelle étude a examiné des échantillons fossiles de nacre vieux de 200 millions d'années provenant d'un mollusque de la famille des Pinnidae, grand, palourdes d'eau salée à croissance rapide qui vivent dans des environnements océaniques peu profonds. Aujourd'hui, comme dans un passé lointain, les bivalves sont répandus dans les environnements côtiers tropicaux et tempérés et sur les plateaux continentaux peu profonds.

La nouvelle méthode est potentiellement plus précise, Gilbert note, car la chimie des coquilles fossiles peut être altérée par la diagenèse. La diagenèse se produit au cours du temps géologique, pendant ou après la pluie de sédiments sur les fonds océaniques pour former des roches sédimentaires. Les coquilles fossiles peuvent se dissoudre partiellement et se reprécipiter sous forme de calcite, qui comble les fissures de la nacre d'aragonite, biaisant ainsi l'analyse chimique d'un échantillon, s'il est analysé comme un échantillon global.

"Si la chimie change après la mort d'un fossile, la chimie de formation n'est pas forcément préservée, " dit Gilbert. En revanche, "si la structure physique est altérée par la diagenèse, vous remarquerez tout de suite que la nacre n'est plus stratifiée, et ainsi vous saurez que cela ne vaut pas la peine d'analyser ce domaine. Si seulement quelques pastilles de nacre sont conservées, leur épaisseur peut être facilement mesurée", ce qui signifie que la nouvelle technique peut augmenter les méthodes géochimiques actuelles utilisées pour évaluer les températures passées, et ainsi aider à reconstruire les climats anciens, en particulier les environnements marins peu profonds qui préservent la plupart des archives fossiles d'invertébrés du monde.

La famille de mollusques de la nouvelle étude vit dans les océans du monde depuis plus de 400 millions d'années, laissant potentiellement un enregistrement clair des températures océaniques dans un passé lointain. Aux fins de l'évaluation du climat, le dossier est précieux car non seulement il dit quelque chose sur le climat passé, mais les données peuvent également aider les modélisateurs à prévoir les futurs changements climatiques et environnementaux.

"La seule chose que vous puissiez faire pour comprendre le climat du futur est de regarder le climat du passé, ", note Gilbert.