V jami Yonderup, 12 milj severno od Pertha, Avstralija, skozi čas potuje Pauline Treble. Namesto da bi upognil fizikalne zakone, raziskovalec pregleduje zapise o Zemljini preteklosti, zaprti znotraj stalagmitov in stalaktitov - slednjih s stropa in prvega od tal - skupaj imenovanih speleoteme.
Sorodne vsebine
- Otherworldly fotografije iz notranjosti ene največjih rečnih jam na svetu
- Kitajski jamski grafiti beležijo stoletja suše
Ti ikonični deli jam se oblikujejo, ko voda kaplja v podzemeljsko črevo in v sebi nosi minerale. Tekočina pusti minerale za sabo, tako kot voda iz vašega prhe pušča na ploščici, nekaj vode pa ostane ujeto med mineralnimi kristali. Skozi stoletja ta lepa plošča postane časovna kapsula: Vsaka mineralna plast vsebuje kemične namige ali pooblaščence, ki povedo, kaj se je dogajalo nad tlemi v določeni dobi. Čim bližje sredini speleotema gledate, tem dlje nazaj v čas, ki ga vidite.
Znanstveniki, kot je Treble, iz Avstralske organizacije za jedrsko znanost in tehnologijo, se učijo, kako uporabiti te sestavke jamskih stožcev za sledenje starodavnih odlivov in tokov v podnebnih in vremenskih vzorcih. Upanje je, da ne bomo samo razumeli preteklosti, ampak tudi dobili morebitne poglede na našo prihodnost.
Zdaj so Treble in njeni sodelavci ugotovili, da jamske tvorbe zajemajo tudi zapise starodavnih divjih požarov - in to predstavlja težavo. Signal za požar je videti veliko kot glavno sredstvo za spremembe podnebnih razmer, kar pomeni, da znanstveniki morda motijo lokalne motnje, kot so požari za bolj globalne učinke.
"Res je treba opozoriti ljudi, " pravi Treble. "Drugače obstaja veliko možnosti, da bi ljudje napačno razlagali te pooblaščence."
Treble se ni odločil najti starodavnih požarov. Odpotovala je v Yonderup v upanju, da bo izvlekla podatke o padavinah v jami in dodala zapis o paleoklimi. "Moral bi biti jasen signal, " pravi Treble, signal, kot so ga videli drugi znanstveniki v drugih jamah. Toda skrivnostno je ni bilo.
Težava je bila v tem, da so se druge jame nahajale v zmernih delih severne poloble. V zahodni Avstraliji se podnebje bolj nagiba, mediteransko. Ob čudnem pomanjkanju signala v svoji jami je začela razmišljati, da se morda pooblaščenci, ki so jih uporabljali zmerni znanstveniki, preprosto ne prelevijo pod.
Toda potem je menila, da je februarja nad jamo planil divji požar, za katerega se spominja. Kako bi to spremenilo speleoteme? Kako bi izgledal kodiran ogenj? In ali bi lahko njegovi speleotemski signali zakrili tista pred padavinami?
Projekt je predala dodiplomskemu študentu Gurinder Nagra na Univerzi v Novem Južnem Walesu. S Treble in njenim kolegom Andyjem Bakerjem je razkril, kako požari vplivajo na zemljo, ki jo gorijo in kako ti učinki kapljajo v jame.
Znanstveniki so odnesli podatke iz teh katedrala podobnih formacij v jami Yonderup v Avstraliji. (Andy Baker) Kisik je eden ključnih pooblaščencev, ki jih znanstveniki uporabljajo za obnovo preteklosti, predvsem spreminjajoče se razmerje med izotopi kisik-18 in kisik-16. V širšem smislu ima deževnica več kisika-16 kot morska voda, ker je izotop močnejši, zato lažje izhlapi iz oceana, se znajde v oblakih in nato pade nazaj na Zemljo. Temperatura je toplejša, več kisika-18 lahko izhlapi - in več vode izhlapi, kar pomeni, da se količina padavin po vsem svetu poveča.
Toda branje razmerij, ki se pojavljajo v jamah in v različnih podnebnih pasovih, ni preprosto, njihov natančen pomen pa se razlikuje po svetu.
"V jugozahodni Avstraliji je razmerje med kisikom in količino padavin povezano z dvema stvarima: intenzivnostjo padavin in spremembami atmosferske cirkulacije, " pravi Treble, ugotovitev, ki jo je preverila s preučevanjem znanih padavinskih dogodkov 20. stoletja in sodobnimi zapis stalagmita. V tem delu Avstralije je Treble ugotovil, da višje razmerje - težji kisik v primerjavi s svetlobo - pomeni manj obilnih padavin ali premik zahodnih vetrov južne poloble.
Če dodamo še zapletenosti, se zdi, da je razmerje med kisikom tako občutljivo na konflaturacijo kot na podnebje. Sporočila obeh se mešajo v speleoteme in tega doslej še nihče ni vedel.
Ko se ogenj razjeda skozi suho območje, razjeda ali ubije vegetacijo. Te nesreče spreminjajo hitrost transpiracije in izhlapevanja - kako voda teče skozi korenine rastlin do njihovih listov in nato kot hlapi skoči v zrak. Zaradi nihanj flore in pepela se mikroorganizmi tal tudi spreminjajo, prav tako tudi vsebnost elementov, kot so magnezij, kalcij, kalij in natrij. Tla postanejo bolj črna kot prej, zaradi česar absorbirajo več sevanja iz sonca.
Ko voda teče skozi zatemnjena, brezživna tla, zbira dokaze o spremenjenem okolju in ta signal se odlaga v jame. Potem se je postavilo vprašanje, ali se znaki ognja ločijo od znakov spreminjanja podnebja? Nagra se je vkopala globoko v podatke o jami, da bi z dvomesečnimi meritvami najdišč od avgusta 2005 do marca 2011 ugotovila analizo, ki je pokazala, da so ogljikovi prstni odtisi pritisnjeni na speleoteme.
Gozdni požar v regiji Perth, Avstralija, leta 2009 (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Voda po požaru je bila bolj klorirana in bogatejša s kalijem in sulfatom, poroča skupina o rezultatih, predstavljenih decembra na konferenci Ameriške geofizične unije, ki jih zdaj pregleduje Hydrology and Earth Systems Sciences . Najpomembneje je, da so videli, da je ogenj tudi za dva dela na tisoč povečal razmerje izotopov kisika - tisti tradicionalni standard preteklih klimatskih študij.
Tako na videz majhna sprememba je pravzaprav enaka največjim podnebnim nihanjem od približno 2, 6 milijona let do danes. Znanstveniki so ugotovili, da so razmerja s kisikom napačno brala kot velike nihaje v podnebju, ko dejansko vidijo velik plamen.
Pravilno interpretirana obnova podnebja pomaga znanstvenikom, da današnje spremembe postavijo v kontekst, kot je primerjava današnje hitrosti sprememb z naravno spremenljivostjo planeta v preteklosti, pravi Frank McDermott z univerze v Dublinu. Znanstveniki uporabljajo podatke o paleoklimi za natančnejše modele preteklosti in sedanjosti ter boljše projekcije prihodnosti.
"Če vemo, kako se je podnebje spreminjalo v preteklosti - recimo v zadnjih nekaj tisoč letih -, lahko klimatski model potegnemo nazaj od današnjega časa ... in nato preverimo, ali model uspe reproducirati znane pretekle podnebne razmere, " pravi.
Študija ekipe kaže, kako pomembno je razumeti jamo kot individualni sistem, preden jo uporabimo za takšne posplošitve o svetu - dobra taktika, če preučujete ljudi ali podzemne komore.
"V bistvu mora znanstvenik poskušati razumeti jamski sistem in celo sistem kaplječe vode, iz katerega je bil odvzet njegov stalagmit, da pravilno razlaga bolj subtilne spremembe, " pravi McDermott.
Projekt, ki ga vodi Greg Hakim z univerze v Washingtonu v Seattlu, trenutno vključuje v teh modelih bazo podatkov NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) o meritvah izotopov kisika, da bi opravili natančno te preglede. In tu lahko pomagajo nove ugotovitve.
"Osebe, na katere vplivajo lokalni dejavniki, bodo izgnane, " pravi Baker. Zdaj lahko znanstveniki izstrelijo jame, ki so bile požgane.
Nove rastline so vzklile približno šest mesecev po požaru v bližini jame Yonderup. (Pauline Treble) S pomočjo iste baze NOAA in novih rezultatov Nagra bodo paleoklimatologi lahko tudi rekonstruirali požarno zgodovino v določeni regiji. "Verjetno tega ne morete storiti sam z [meritvijo izotopa kisika], ampak z drugimi stvarmi, ki bi bile bolj izolirane glede na to, kako vplivajo, " opozarja Nagra.
To pomeni, da takšno delo potrebuje resnično ognjeni odtis, ki je dejansko edinstven. Treble pravi, da so rešitev lahko kovine v sledovih. V kombinaciji s podatki o kisiku bi lahko ustvarili močan časovni okvir o požaru. Ta zapis, zlasti na suhih območjih, kakršen je bil v tej študiji, je pogosto subplot v zgodbi o podnebju. Zdaj vidimo, da se na ameriškem zahodu naraščajo požari zaradi suše, višjih temperatur, daljših vročih sezon in večjih neviht.
Z avstralskimi jamami "skušamo skrčiti, kako se ti procesi povezujejo dolgoročno in kakšen vpliv lahko pričakujemo z nadaljnjim izsuševanjem te regije, " pravi Treble.
Znanstveniki upajo tudi, da bodo prihodnji požari vplivali na lokalno ekologijo in same jame, zato je avstralski raziskovalni svet financiral to študijo. Nagra in njegovi svetovalci so se združili z Uradom za okolje in dediščino, ki upravlja z avstralskimi nacionalnimi parki.
"V Novem Južnem Walesu imamo državno politiko, kjer še niso imeli nobenega nadzorovanega ali predpisanega kurjenja jam ali krasa v nacionalnih rezervatih, saj niso vedeli, kakšen vpliv bo imel, " pravi Baker. "Zaradi previdnosti niso imeli požara. Mogoče jim lahko damo dovolj dokazov, da lahko spremenijo politiko, če je to v najboljšem interesu. "
