W jaskini Yonderup, 12 mil na północ od Perth w Australii, Pauline Treble podróżuje w czasie. Zamiast naginać prawa fizyki, badacz bada zapisy przeszłości Ziemi zamknięte w stalagmitach i stalaktytach - tych ostatnich z sufitu i tych z ziemi - razem zwanych speleothemami.
powiązana zawartość
- Nieziemskie zdjęcia z wnętrza Jedna z największych na świecie jaskiń rzecznych
- Graffiti w chińskiej jaskini rejestruje wieki suszy
Te kultowe części jaskiń powstają, gdy woda kapie do podziemnej paszczy, niosąc ze sobą minerały. Ciecz pozostawia minerały za sobą, podobnie jak woda z prysznica pozostawia osady na płytce, a część wody pozostaje uwięziona między kryształami minerałów. Na przestrzeni wieków ta ładna tablica staje się kapsułą czasu: każda warstwa mineralna zawiera wskazówki chemiczne lub wskaźniki zastępcze, aby powiedzieć, co działo się nad ziemią w danej epoce. Im bliżej środka spojrzenia, tym bardziej cofasz się w czasie.
Naukowcy tacy jak Treble z Australijskiej Organizacji Nauki i Technologii Jądrowej uczą się, jak używać kompozycji tych stożków jaskiniowych do śledzenia starożytnych przypływów i przepływów w układach klimatycznych i pogodowych. Mamy nadzieję, że nie tylko zrozumiemy przeszłość, ale także będziemy mogli zobaczyć przebłyski naszej przyszłości.
Teraz Treble i jej koledzy odkryli, że formacje jaskiniowe rejestrują również starożytne pożary - i to stanowi problem. Sygnał pożaru wygląda jak główny wskaźnik zmian warunków klimatycznych, co oznacza, że naukowcy mogą mylić lokalne zakłócenia, takie jak pożary, z bardziej globalnymi skutkami.
„Naprawdę należy zwrócić na to uwagę ludzi” - mówi Treble. „W przeciwnym razie ludzie mogą źle interpretować te pełnomocnictwa”.
Góra nie zaczęła szukać starożytnych pożarów. Udała się do Yonderup, mając nadzieję na wydobycie informacji o opadach w jaskini i dodanie jej do zapisu paleoklimatu. „Powinien być wyraźny sygnał”, mówi Treble, sygnał podobny do tych, które inni spelunkerzy naukowi widzieli w innych jaskiniach. Ale w tajemniczy sposób nie było.
Problem polegał na tym, że te inne jaskinie znajdowały się w umiarkowanych częściach półkuli północnej. W Australii Zachodniej klimat był bardziej suchy, bardziej śródziemnomorski. Z dziwnym brakiem sygnału w jej jaskini zaczęła myśleć, że być może pośrednicy, których używali umiarkowani naukowcy, po prostu się nie tłumaczyli.
Ale potem pomyślała, że pożar, który pamiętała, płonął nad jaskinią w lutym. Jak to zmieniłoby speleotemy? Jak wyglądałby zakodowany ogień? I czy jego sygnały speleotemiczne mogą maskować ten przed opadami deszczu?
Oddała ten projekt studentowi University of New South Wales Gurinder Nagra. Współpracował z Treble i jej współpracownikiem, Andym Bakerem, aby ujawnić, w jaki sposób pożary wpływają na paloną przez nich ziemię i jak te efekty kapią do jaskiń.
Naukowcy wzięli dane z tych katedralnych formacji w jaskini Yonderup w Australii. (Andy Baker) Tlen jest jednym z kluczowych pośredników, których naukowcy używają do rekonstrukcji przeszłości - w szczególności zmieniającym się stosunkiem między izotopami tlenu-18 i tlenu-16. W szerokim znaczeniu woda deszczowa ma więcej tlenu-16 niż woda morska, ponieważ ten izotop jest lżejszy, więc łatwiej odparowuje z oceanu, trafia do chmur, a następnie spada z powrotem na Ziemię. Im wyższa temperatura, tym więcej tlenu-18 może odparować - i im więcej wody odparowuje okres, co oznacza, że ilość opadów rośnie na całym świecie.
Ale odczytanie wskaźników, które pojawiają się w jaskiniach i różnych strefach klimatycznych, nie jest proste, a ich dokładne znaczenie jest różne na całym świecie.
„W południowo-zachodniej Australii stosunek [tlenu] opadów deszczu jest związany z dwiema rzeczami: intensywnością opadów deszczu i zmianami cyrkulacji atmosferycznej”, mówi Treble, co zweryfikowała, analizując znane opady deszczu z XX wieku i nowoczesne płyta stalagmitowa. W tej części Australii wysokie tony wykazały, że wyższy stosunek - więcej ciężkiego tlenu w porównaniu do światła - oznacza mniej intensywnych opadów deszczu lub przesunięcie w zachodnich wiatrach półkuli południowej.
Dodając do zawiłości, wydaje się, że stosunek tlenu może być tak samo wrażliwy na pożary, jak i na klimat. Wiadomości od obu są pomieszane w speleothemach i nikt do tej pory o tym nie wiedział.
Kiedy ogień przedziera się przez suchy obszar, rusza lub zabija roślinność. Straty te zmieniają szybkość transpiracji i parowania - w jaki sposób woda przepływa przez korzenie roślin do liści, a następnie skacze w powietrze jako para. Z powodu fluktuacji flory i popiołu drobnoustroje glebowe również się przesuwają, podobnie jak poziomy pierwiastków, takich jak magnez, wapń, potas i sód. Ziemia staje się bardziej czarna niż wcześniej, co powoduje, że pochłania ona więcej promieniowania słonecznego.
Kiedy woda przepływa przez poczerniałą, martwą ziemię, zbiera dowody zmienionego środowiska i sygnał ten osadza się w jaskiniach. Powstało więc pytanie, czy znaki ognia można oddzielić od oznak zmiany klimatu? Nagra sięgnęła głęboko do danych jaskini, aby dowiedzieć się, korzystając z dwumiesięcznych pomiarów tych miejsc od sierpnia 2005 r. Do marca 2011 r., Analizy, która ujawniła odciski palców ognia wciśnięte na speleotemy.
W 2009 r. Tlił się pożar lasu w regionie poza Perth w Australii. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Woda po pożarze była bardziej chlorowana i bogatsza w potas i siarczany, raportuje zespół w wynikach zaprezentowanych na konferencji American Geophysical Union w grudniu, a teraz w trakcie przeglądu w Hydrology and Earth Systems Sciences . Co najważniejsze, zobaczyli, że pożar zwiększył także stosunek izotopów tlenu - ten tradycyjny standard wcześniejszych badań klimatycznych - nawet o 2 części na tysiąc.
Tak pozornie mała zmiana jest w rzeczywistości równa największym fluktuacjom klimatu od około 2, 6 miliona lat temu do chwili obecnej. Zespół odkrył, że naukowcy mogą źle odczytać proporcje tlenu jako duże wahania klimatu, kiedy faktycznie widzą duże płomienie.
Prawidłowo zinterpretowana rekonstrukcja klimatu pomaga naukowcom we wprowadzaniu współczesnych zmian w kontekst, takich jak porównanie dzisiejszego tempa zmian z naturalną zmiennością planety w przeszłości, mówi Frank McDermott z University College Dublin. Naukowcy wykorzystują dane z paleoklimatu, aby tworzyć dokładniejsze modele przeszłości i teraźniejszości oraz lepsze prognozy na przyszłość.
„Jeśli wiemy, jak zmienił się klimat w przeszłości - powiedzmy w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat - możemy uruchomić model klimatu wstecz od współczesności… a następnie sprawdzić, czy modelowi udało się odtworzyć znane warunki klimatyczne w przeszłości” mówi.
Badanie zespołu pokazuje, jak ważne jest zrozumienie jaskini jako indywidualnego systemu przed użyciem jej do uogólnień na temat świata - dobra taktyka, niezależnie od tego, czy studiujesz ludzi, czy podziemne komnaty.
„W gruncie rzeczy naukowiec musi spróbować zrozumieć system jaskiń, a nawet system wody kapiącej, z którego pobrano jego stalagmit, aby właściwie zinterpretować bardziej subtelne zmiany”, mówi McDermott.
W projekcie prowadzonym przez Grega Hakima z University of Washington w Seattle obecnie włącza się do tych modeli bazę danych National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) z pomiarami izotopów tlenu w celu wykonania dokładnie tych kontroli. I właśnie tam nowe odkrycia mogą pomóc.
„Ci, na których wpływ mają czynniki lokalne, zostają wyrzuceni”, mówi Baker. Teraz naukowcy mogą być może wykopać jaskinie, które zostały spalone.
Nowe rośliny wykiełkowały około sześć miesięcy po pożarze w pobliżu jaskini Yonderup. (Pauline Treble) Korzystając z tej samej bazy danych NOAA i nowych wyników Nagry, paleoklimatolodzy mogą również być w stanie odtworzyć historię pożaru w regionie. „Prawdopodobnie nie można tego zrobić z samym [pomiarem izotopu tlenu], ale z innymi rzeczami, które byłyby bardziej odizolowane pod względem ich wpływu”, ostrzega Nagra.
Oznacza to, że taka praca wymaga prawdziwego odcisku palca ognia - takiego, który jest naprawdę wyjątkowy. Treble mówi, że rozwiązaniem mogą być metale śladowe. W połączeniu z danymi dotyczącymi tlenu mogą stworzyć silną oś czasu historii pożarów. Ten zapis, szczególnie w suchych obszarach, takich jak te w tym badaniu, jest często podrzędnym wątkiem historii klimatu. Widzimy to teraz, z rosnącymi pożarami na amerykańskim Zachodzie z powodu suszy, wyższych temperatur, dłuższych upałów i większych burz.
W przypadku australijskich jaskiń „staramy się zawęzić powiązanie tych procesów w dłuższej perspektywie i jaki wpływ możemy spodziewać się w przypadku dalszego suszenia tego regionu”, mówi Treble.
Naukowcy mają również nadzieję, że przyszłe pożary wpłyną na lokalną ekologię i same jaskinie, dlatego australijska Rada ds. Badań Finansowych sfinansowała to badanie. Nagra i jego doradcy połączyli siły z Urzędem Środowiska i Dziedzictwa, który zarządza australijskimi parkami narodowymi.
„W Nowej Południowej Walii mamy politykę państwa, w której nie kontrolowali ani nie zalecali wypalania jaskiń lub kras w narodowych konserwach, ponieważ nie wiedzieli, jaki będzie to miało wpływ” - mówi Baker. „Aby zachować ostrożność, nie mieli pożaru. Może możemy im dać wystarczające dowody, że mogą zmienić politykę, jeśli leży to w najlepszym interesie. ”
