Het bijzondere is dat deze bevinding de bekende chemische grenzen van aardwater flink oprekt. Doordat water via de holle stengel van een levende paardenstaart verdampt, werd het meest extreme zuurstofisotoopsignaal ooit gemeten in terrestrisch materiaal aangetroffen. Sharp merkt op dat zulke waarden in eerste instantie op een meteoriet zouden kunnen lijken. Het signaal ontstaat doordat zware zuurstof zich in de stengel concentreert terwijl lichtere moleculen eerst ontsnappen, en het vergroot het bekende zuurstofbereik op aarde (en zelfs binnen het zonnestelsel) tot vijf keer zo breed.
Wat het onderzoek precies deed en wat ze vonden
De Equisetum-planten, een overblijfsel uit het Devoon dat 400 miljoen jaar geleden opkwam, hebben een opvallende stengel: hol, glad en gewrichtsachtig. Water dat van onder naar boven reist ondergaat onderweg chemische veranderingen. Sharp en zijn team lieten zien dat naarmate het water door de stengel stijgt, er door selectieve verdamping een extreme zuurstofisotoop-gradiënt ontstaat.
Paardenstaarten kunnen ook veel silica ophopen, waardoor kleine glasachtige structuren ontstaan die ‘phytoliths’ worden genoemd (glasachtige microstructuren die fossiel kunnen blijven). Die phytoliths geven vaak aanwijzingen over oude vochtigheidscondities. De data van Sharp tonen echter een mismatch tussen de zuurstofhandtekening in phytolith-silica en in het water dat door de stengel beweegt, wat suggereert dat phytolith-metingen zonder verdere uitleg een verkeerd beeld van vroegere vochtigheid kunnen geven.
De studie laat ook zien dat een kleine aanpassing in een modelconstante, gebaseerd op nauwkeurige metingen van de hele stengel, hielp om verwarrende zuurstofmetingen bij woestijnplanten en bij dieren te verklaren. Die aangepaste constanten lossen niet alle onzekerheden op, maar verkleinen wel de kans dat biologische verklaringen worden gekozen waar fysische processen de werkelijke oorzaak zijn.
Wat dit betekent voor toekomstig onderzoek
Sharp waarschuwt dat de mismatch in phytolith-zuurstofsignalen grenzen stelt aan hoe we die gegevens interpreteren als er geen extra informatie beschikbaar is. Zijn bevindingen bieden een nieuw hulpmiddel om klimaatmodellen en fossiele proxies te testen en nodigen uit tot vervolgonderzoek naar vergelijkbare zuurstofsignalen in andere plantensoorten en omgevingen, vooral op plekken waar droogte een grote rol speelt.
Opvallend in het project was ook de betrokkenheid van jonge onderzoekers. Veertien studenten deden mee aan een zomerlab-veldklas waarin veldbemonstering werd gecombineerd met laboratoriumanalyses in Albuquerque (wat hen waardevolle praktische ervaring gaf in wetenschappelijke methodologie).
Deze doorbraak vergroot onze kennis over hoe watermoleculen zich binnen planten gedragen en wat dat betekent voor klimatologische reconstructies. Terwijl onderzoekers de complexe wisselwerking tussen biologie, chemie en fysica verder uitpluizen, blijft de paardenstaart een fascinerend studieobject dat ons meer kan leren over de aarde en haar oude klimaten.
