礁石骨架的沉积物包含了数千年的大量环境数据，包括海洋温度，水污染和风暴活动的年度记录
这些巨大的花瓣珊瑚（叶状珊瑚）属于Porites lobata物种，生长在法属波利尼西亚华欣岛的泻湖中。 从礁石中采集的核心样本以及来自各地的珊瑚样本揭示了数千年前的海洋状况信息当黄昏笼罩在太平洋
所罗门海的闪闪发光的水面时，
纪尧姆·伊万科（
Guillaume Iwankow）穿上潜水装备，从研究用的大篷车塔拉（Tara）降落到机动船上。 他的目标是带回核心，从
珊瑚群落中抽出一只手的长度样本，引领她数十年的生活。
10分钟后，船离开塔拉，电动机减速。 它是如此之小，以至于生活在礁石上的鱼从表面浮出几厘米。
塔拉探险基金会 （
Tara Expeditions Foundation）的科学潜水专家伊万科夫（Ivankov）正在珊瑚上寻找一个地方，您可以在此找到最大，最古老的Porites lobata示例-圆形的黄绿色珊瑚，它们通常长得很大，看起来更像哥斯拉头骨的内容。 珊瑚菌落由软体动物
珊瑚息肉组成，
珊瑚息肉 （使用共生藻类）分泌薄薄的碳酸钙矿物。 随着时间的流逝，一年生的一层堆积在另一层之上，并变成构成珊瑚骨架的固体物质。
纪尧姆·伊万科夫（Guillaume Ivankov）发现了理想的多孔岩之后，伊万科夫将直径7厘米的岩心钻压入珊瑚的表面。 钻鼓发出嗡嗡声，刺入骨骼，而珊瑚尘云则洒入周围的水中。 伊万科夫穿透珊瑚的所有层，使钻头在这里和那里倾斜，撕下了约40厘米长的切割样品的底部。 他在同一个孔中重复了两次以上的过程，然后漂浮回去并将获得的样本放在船上-总共约120厘米长。 在多孔岩层的表面上仅发现息肉，因此，钻探后，珊瑚应继续在浅滩上生长，而没有任何特别的破坏或干扰。
此类海洋科学探险队收集了各种生物样本，从礁石上的海水和鱼类到珊瑚的微生物。 但是珊瑚芯与其他芯不同。 这些是有机的时间胶囊，其中记录了数十万年前的当地污染，地质，温度和礁石健康状况。 研究人员继续改进意想不到的方法，通过这些方法可以从珊瑚骨骼中提取此类信息。 建议越来越多的气候学家，地球化学家和古生物学者沉浸在海洋历史中：研究核心样本。 “我称它们为天然礁石史书，”澳大利亚海洋研究所的气候学家兼珊瑚核心专家
珍妮丝·洛 （
Janice Lowe）说。 “他们可以讲很多故事。”
沉浸在海洋历史中
作为侦探调查，珊瑚岩矿开采已成为一种可靠的方式，可以通过细节和证据丰富过去的事件理论，甚至可以证明这些事件已经发生。 容易忘记的是，在1970年代之前，还没有人确定珊瑚通常具有年轮。 那时，来自夏威夷大学的地球物理学家团队访问了
南太平洋的
埃尼威托克环礁 。
Enivetok是一个朴实无华的岛屿，有着不寻常的历史：美国在1940年代和50年代在那里试验了其核武器。 夏威夷的研究人员想知道附近珊瑚的骨骼是否显示出这种放射性的证据。 如果珊瑚层包含具有已知半衰期的放射性元素，则有可能几乎准确地计算出哪个环出现在哪一点。 劳说：“他们取了一层巨大的菌落，将其放在黑暗的房间里的光敏纸上放置了一个月，并看到了几套放射性条带。” 纸上条带之间的距离表明，在隐藏的珊瑚结构中还可以找到许多其他数据，因此需要进行其他测试。 “他们联系了附近的医生，并问：是否可以通过X射线照亮我们的珊瑚层？”
潜水员将珊瑚样本浮出水面在将珊瑚层放置在X射线仪中后，可见的在明亮和黑暗之间交替的容易辨认的年轮变得可见-这反映了构成珊瑚骨骼的碳酸钙的密度。 骨骼中放射性元素的年代表明，每年珊瑚上都会出现双环：更大，更多孔，更窄和更密。 在
1972年 《科学》杂志
上发表的一篇论文中，研究人员称核为“珊瑚计时码表”，暗示其作为天然时钟的有用性。 从那以后，其他科学家报告说，在温度适中的潮湿季节，珊瑚会沉积
较厚的年轮 ，而在干旱季节和更极端的天气条件下，珊瑚会沉积较小的
年轮 。
珊瑚每年以0.3-10厘米的速度增长，但平均而言，可以认为100厘米长的岩心包含100多年的珊瑚历史记录。 通常这是最近100年-但并非总是如此。 硬化的珊瑚可能包含年轮序列，甚至可以追溯到100,000多年前的最后一个
冰川间期 。 为了评估年轮的相对密度，以反映年轮出现时的气候条件，仍然使用X射线。 但是海洋学家在工作过程中不断发现珊瑚核的新有用特性。
核心数据中包含的最丰富的故事之一是海水中所含化学元素的年度记录。 珊瑚息肉会过滤海水，从海水中提取物质以构造骨骼，因此每一层都含有该层创建时水中的微量成分。 昆士兰大学的古生物学家
格里高里·韦伯说，尽管珊瑚的年轮“由于骨架复杂的内部形状不如树木的年轮那么清晰和整洁，但它们确实记录了它们生长的水的化学性质。”
通过研究珊瑚核的组成，科学家可以绘制出不同年份海洋中所含各种物质的图。 这可以提供有关似乎与珊瑚生长无关的行星过程的信息。 来自中国实验室的海洋学家通过测量Porites珊瑚核每一层中稀土元素（如镧和铈）的含量，
计算了过去150年中东亚冬季风
的强度 。 这些稀土元素是从冬季暴风雨期间发生的多尘漩涡中获取的，因此，这些元素的百分比是风暴强度的可靠指标。
Porites lobata的特写照片显示了微小的珊瑚息肉伸出的触角群。同样，珊瑚核试验揭示了人类对海洋污染的历史证据，比其他任何证据都要详尽得多。 Lowe及其同事从大堡礁取样，并对层中的有毒金属（例如铅和镉）进行了检测，这些金属通常由工厂排放。 建设者可以建造一个港口，在珊瑚礁上倾倒沉积岩，并声称他们的干预不会影响海洋-但是，正如洛威指出的那样，“珊瑚核是监测环境变化的公正的观察者。”
在人类记录开始之前的几年中，珊瑚核还提供了为数不多的可靠的海洋温度记录之一。 当水变冷时，珊瑚会使用更多的锶，并将其添加到用于制造骨骼的碳酸钙中。 通过计算每个核心层中钙与锶之比的百分比，可以确定出现该层时海洋的温度。
亚利桑那大学的地质学家Gloria Jimenez及其同事最近将这种技术用于加拉帕戈斯群岛附近太平洋热带水域的珊瑚核心上，最近详细描述了1940年至2010年水温的变化。 在此之前，水温记录没有规律性的差异，据说由于深水冷流，海水的升温受到限制。 但是希门尼斯珊瑚核心的数据却有不同的说法：自1970年代以来，该地区的水一直在变暖，而在80年代，厄尔尼诺现象的暖流流过时则激增。 这种逐渐变暖的趋势意味着加拉帕戈斯群岛附近的珊瑚礁可能比以前认为的处于更大的危险中。
在希门尼斯研究的现代珊瑚地层下，有一个化石珊瑚中存储着其他数据的仓库。 根据其保护程度，此类珊瑚的核心可能使研究人员将温度记录扩展到过去的100,000年。 韦伯有一个特殊的研究船D Hill，上面装有钻探平台，能够从大堡礁下面的古层中提取岩芯。
韦伯及其团队检索到珊瑚化石的核心后，他们可以使用铀-年代来确定年龄。 质谱仪显示出芯层中残留的铀已经腐烂形成form，这两种元素的比率用于计算每层的近似年龄。 像希门尼斯一样，韦伯使用锶与钙的比率来计算每个条带出现期间的海洋温度，并且他使用化石核来追踪史前水域中化学元素的含量。 韦伯说：“我们能够使负责整个
全新世的岩心
。 ”他指的是12,000年前开始的当前地质时代。 “我们可以比较同一礁石地区，同一地点但相距十万年的气候和水质。”
化石数据也为古代地质过程提供了新的证据。 在最近前往澳大利亚沿海大堡礁赫罗纳礁的航行中，他们遇到了船员的问题。 他们的装置可能会钻到30米深处的底部，一旦他们计算出它们应该很快到达十万多年前的更新世最后一次冰期间出现的层。 但是他们从来没有找到他。 韦伯回忆说：“我们认为大约15米处会进入更新世。” -我们押注我们会发现它有多深-有人将其设置为12，有人将其设置为14。然后突然我们到了22米，却再也没有得到它。 我们只是咬进洞里，没有人想到这一点。”
珊瑚礁成为海洋生物生态系统的中心，因此面对海洋酸化，珊瑚礁的未来引起了人们的严重关注事实证明，珊瑚芯中有一层可追溯到上一个冰河时代，当时海平面低了130米，整个大堡礁都在水面之上。 风，雨和流动的水冲刷了石灰石，石灰石打开了，形成了一个深裂缝，被高，陡峭和不平坦的丘陵包围。 当海平面再次上升时，洋流和海浪将沉积岩颗粒填充到淹没的山谷中，这个地方成为了新的珊瑚礁的基础。 这一发现帮助科学家得出结论，现代珊瑚礁的形状通常不像先前所认为的那样，取决于先前珊瑚礁的形状或它们生长的地质结构。 沉积岩的堆积会掩盖旧结构的轮廓，并提供一个可以在其上生长新礁石的平坦表面。 珊瑚礁的最高点可以位于海平面允许的高度，这意味着它们在顶部也变得平坦。
海水的流动在这些独特的生态系统的形成中一直起着主要作用-在《自然地球科学》上发表的一项新著作中对此进一步证实。 悉尼大学的Jodi Webster，法国的Pierre-Simon Laplace研究所的Brian Brianheed及其同事从大堡礁中提取了许多不同的古代珊瑚核。 对骨骼物质和核心沉积物的分析表明，过去30,000年中，海平面的变化已使珊瑚礁的一部分死亡五次-有时当珊瑚礁暴露于空气中时，有时当上升水中的沉积物阻挡了到达珊瑚礁的光。 但在每种情况下，珊瑚礁又再次爆发，其他珊瑚礁上出现了息肉，珊瑚礁的活珊瑚最终移到了最适合用水和照明的地方。
核心中每个珊瑚层的独特结构也暗示了珊瑚形成时遇到的其他问题-无论是几十年前还是数千年前。 例如，伍兹霍尔海洋研究所的研究人员去年在《美国国家科学院院刊》上写道，当海洋由于二氧化碳在大气中的溶解而使酸度增加时，珊瑚会完全改变其生长习性。
三个核心部分显示了一个复杂的年轮系统，显示了礁石上的珊瑚对环境变化的反应。 这些样品用紫外线突出显示，从而可以获取有关其化学成分的某些信息。包括研究生
纳撒尼尔·莫里克 （
Nathaniel Mollick）和地质学家
安娜·科恩 （
Anna Cohen）在内的伍兹霍尔（Woods Hole）海洋学家团队分析了在巴拿马，帕劳，台湾和南海东沙环礁附近采集的现代Porites珊瑚岩心的样本。 他们将所有核心放置在计算机断层摄影设备中-一种特殊的X射线设备，可以显示珊瑚内部生长和密度变化的细节。
将珊瑚核的这些记录与在每个位置采集的水样进行比较，科学家们发现，过去时代海洋的高酸度导致某些结构异常的出现。 在酸性更高的水中，珊瑚的生长速度大致相同，但是这种珊瑚的结构却完全不同，它们之间出现了缝隙，类似于煎饼面团中的气泡。 这是因为，在溶于水之后，二氧化碳与游离的碳酸根离子结合。 结果，更少的离子保留在珊瑚息肉中，它们不能产生所需数量的碳酸钙。
随着时间的流逝，这种缺陷导致出现了更薄，更多孔的珊瑚骨骼。 “我们基本上看到了内部的空隙和气泡，”团队地球化学家郭卫夫说。 这种脆弱的骨骼更有可能由于风暴和冲击波而崩溃-反过来又威胁着珊瑚礁上的其他生命形式，包括藻类，后者以珊瑚为食，而鱼类的营养取决于它们。
为未来海洋建模
对珊瑚核的这种观察填补了关于行星和海洋动力学知识的空白，也有助于研究人员预测未来的压力将如何影响珊瑚礁。 Woods Hole的研究人员将核心数据与气候变化导致的海洋酸性增加的预测值进行了比较，得出的结论是，到2100年，全世界珊瑚骨骼的密度可能会下降20％。 这一预测强调了未来的珊瑚礁将遭受物理破坏。
珍妮丝·洛（Janice Lowe）此外，保存在珊瑚核中的长期记录显示出珊瑚礁生长的速度以及对海洋污染和变暖的适应能力-鉴于当前的类似趋势，这一点尤其重要。 “我们需要有关珊瑚礁行为，已发生的变化及其对这些变化的反应的历史记录。 韦伯说，这使我们对可能面对的情况有了更好的了解。 “通过将所有这些注释链接在一起，我们能做多少事情真是令人惊讶。”
洛夫说，积累的知识已经在帮助研究人员纠正全球气候的预测模型，这将有助于制定珊瑚礁保护策略。 “全球气候模型并不完美-他们正在不断调整。 珊瑚记录提供了过去的证据，可能对这些模型有用。”
研究经费的一部分用于记录现代珊瑚礁的生态，而从过去的样本中只剩下很少的残留物。 但是根据韦伯，郭等人的说法，为了准确估计海洋的历史和现状，有必要采用更多的珊瑚核来覆盖更长的时间。 郭说：“有了更大的收藏，您就不必以单个珊瑚为例进行推理了。” “您可以更加自信地讲述这个故事。”
伊万科夫的长期目标是为这个不断发展的故事做出贡献。在他的摩托艇-已经装载了珊瑚礁的样品-回到塔拉之后，他将核心部分放在甲板上并将其放在桌面上进行干燥。到达港口后，伊万科夫从太平洋不同地区收集的数十个岩心将被送往法国国家科学研究中心和摩纳哥科学中心。利用从这些核心获得的数据，研究人员将收集有关海洋生态系统及其组成部分相互作用的详细肖像。“我们从整个殖民地环境中收集样本，”伊万科夫说。“珊瑚，水，鱼-我们承担一切并构成全局。” 几千年来，珊瑚逐个细胞地传播着健康和整个生命系统变化的证据。现在，这些系统的命运可以使我们有机会破译包含在这些骨架中的隐藏记录。