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500 million years of ocean pH and atmospheric CO2

Descrizione del progetto

Tracciare la CO2 nel tempo ricostruendo il clima della Terra

Essendo un gas serra fondamentale, la CO2 influenza il clima e l’acidità degli oceani. Ciò è fondamentale per l’abitabilità della Terra. Gli attuali livelli di 420 ppm, mai visti da 3 milioni di anni, inducono a interrogarsi sugli standard storici. Il progetto CarbonDIOs, finanziato dal CER, intende rispondere a queste domande ricostruendo il pH degli oceani e la CO2 atmosferica nell’arco di 500 milioni di anni, dagli albori della vita complessa in poi. In particolare, il progetto si avvarrà dei progressi della geochimica e dell’analisi della composizione isotopica del boro delle conchiglie fossili per determinare il pH degli oceani del passato e la CO2 atmosferica. Le nuove tecniche consentiranno di stimare la composizione isotopica storica del boro e di correggere le impronte biologiche. Questa ricerca promette di svelare un record completo dell’impatto della CO2, offrendo conoscenze sul suo ruolo storico e futuro nel sistema climatico terrestre.

Obiettivo

CO2 is an important greenhouse gas and building block for life. It plays a major role in regulating Earth's environment, maintaining planetary habitability, and influencing both ocean acidity and global climate. Anthropogenic carbon emissions have raised CO2 levels to their current concentration of 420 ppm, last seen 3 million years ago. Is this high? Was Pre-Industrial CO2 low? If we want to place CO2 changes in context and understand how Earth’s environment and climate will respond to changing CO2, we need to look into Earth’s geological past. My project provides a novel way to reconstruct ocean pH and atmospheric CO2 over the last 500 million years, from the dawn of complex multi-cellular life. This will permit us to quantify pH and CO2 during key periods of Earth's history, providing fundamental insights into CO2’s past and future role in driving climate, environment and life on our planet.
The CO2 molecule is acidic and freely exchanges between the ocean and atmosphere, resulting in a close coupling of ocean pH and atmospheric CO2. If ocean pH is known, atmospheric CO2 can be reconstructed. Recent advances in geochemistry make it possible to constrain pH from the boron isotope composition (δ11B) of fossil shells. The principles of this pH-meter are well-understood and rooted in the laws of thermodynamics. However, to calculate pH from fossil δ11B, two parameters are needed: (i) knowledge of boron isotope composition of seawater (δ11Bsw) and (ii) organisms’ biological imprint on δ11B (‘vital effects’). Here, I propose novel approaches to reconstruct past δ11Bsw from fluid inclusions and apatite, and to calibrate vital effects on ‘living fossils’. Armed with this knowledge, and aided by advanced robotics and computation, I will create an iconic 500-million-year record of ocean pH and atmospheric CO2 from fossil brachiopods. This will provide a step change in our understanding of CO2 and its role in Earth’s climate and habitability, past, present and future.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-STG

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Istituzione ospitante

THE UNIVERSITY COURT OF THE UNIVERSITY OF ST ANDREWS
Contributo netto dell'UE
€ 2 497 282,00
Indirizzo
NORTH STREET 66 COLLEGE GATE
KY16 9AJ ST ANDREWS
Regno Unito
Regione
Scotland Eastern Scotland Clackmannanshire and Fife
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 497 282,00

Beneficiari (1)