Unutar špilje Yonderup, 12 milja sjeverno od Pertha, Australija, Pauline Treble putuje kroz vrijeme. Umjesto da sakriva zakone fizike, istraživač istražuje zapise Zemljine prošlosti zaključane unutar stalagmita i stalaktita - potonjeg sa plafona, a prvog s tla - zajedno nazvanog speleothemi.
Povezani sadržaj
- Fotografije s druge strane iznutra jedne od najvećih riječnih špilja na svijetu
- Kineski špiljski grafiti bilježe stoljeća suše
Ti ikonični dijelovi špilje nastaju kada voda kaplje u podzemnu kravu, noseći sa sobom minerale. Tekućina ostavlja minerale iza sebe, baš kao što voda iz vašeg tuša ostavlja taložne pločice, a dio vode ostaje zarobljen između mineralnih kristala. Tijekom stoljeća, ova lijepa ploča postaje vremenska kapsula: svaki mineralni sloj sadrži kemijske tragove ili proxyje, kako bi se pokazalo što se događalo nad zemljom tijekom određene ere. Što se bliži sredini speleotema, to ćete udaljenije u vremenu koje vidite.
Znanstvenici poput Treblea, iz Australske organizacije za nuklearnu znanost i tehnologiju, uče kako koristiti ove sastave pećinskih konusa za praćenje drevnih grmljavina i tokova u klimatskim i vremenskim obrascima. Nada je ne samo da razumijemo prošlost, već i da dobijemo moguće uvide o našoj budućnosti.
Treble i njezini kolege otkrili su da pećinske formacije također snimaju zapise drevnih požara - i to predstavlja problem. Signal za požar izgleda kao glavni posrednik za promjenu klimatskih uvjeta, što znači da znanstvenici možda pogrešavaju lokalne poremećaje poput požara zbog globalnih učinaka.
"To stvarno treba biti skrenuto pozornost ljudi", kaže Treble. "Inače postoji puno potencijala da ljudi pogrešno protumače te prokutnike."
Treble nije krenuo u pronalazak drevnih požara. Otputovala je u Yonderup nadajući se da će izvući podatke o kišama u špilji i dodati zapis o paleoklimi. "Trebala je postojati jasan signal", kaže Treble, signal poput onih koje su drugi znanstveni promatrači vidjeli u drugim pećinama. Ali, tajanstveno, nije bilo.
Problem je bio što su se te druge špilje nalazile u umjerenim dijelovima sjeverne hemisfere. U zapadnoj Australiji klima se naginjala sve svježijem, mediteranskom. S čudnim nedostatkom signala u svojoj pećini, počela je razmišljati kako se možda posrednici koje su koristili umjereni znanstvenici jednostavno ne prevode ispod.
Ali tada je smatrala da je divljina požar koji se sjeća plamtio iznad špilje u veljači. Kako bi to promijenilo speleoteme? Kako bi izgledao kodirani požar? A mogu li njegovi speleotemski signali maskirati signal iz kiše?
Projekt je prebacila na dodiplomskom studiju Gurinder Nagra na University of New South Wales. S Trebleom i njezinim kolegom Andyjem Bakerom radio je na otkrivanju kako požari utječu na zemlju koja gori i kako ti učinci padaju u pećine.
Znanstvenici su preuzeli podatke iz tih katedralnih formacija u jami u špilji Yonderup u Australiji. (Andy Baker) Kisik je jedan od ključnih posrednika koje znanstvenici koriste da rekonstruiraju prošlost, točnije promjenjivi omjer između izotopa kisik-18 i kisik-16. U širem smislu, kišnica ima više kisika-16 nego morska voda, jer je taj izotop lakši, pa lakše isparava iz oceana, pronalazi svoj put u oblacima i ponovo pada na Zemlju. Što je temperatura toplija, to više može ispariti i kisik-18, a što više isparava i voda, što znači da količina oborina raste na globalnoj razini.
Ali čitanje omjera koji se pojavljuju u špiljama i u različitim klimatskim zonama nije jednostavno, i njihovo točno značenje varira u cijelom svijetu.
"Na jugozapadu Australije omjer [količina kisika] oborine povezan je s dvije stvari: intenzitetom oborinskih događanja i promjenama atmosferske cirkulacije", kaže Treble, otkriće koje je provjerila gledajući poznate događaje oborina iz 20. stoljeća i moderne stalagmitski zapis. U tom dijelu Australije Treble je otkrio da veći omjer - jači kisik u odnosu na svjetlost - znači manje obilne kiše ili pomak zapadnih vjetrova na Južnoj hemisferi.
Dodajući zamršenosti, čini se da omjer kisika može biti podjednako osjetljiv na žarište kao i na klimu. Poruke ove dvije pomiješane su u speleotemi, a to do sada nitko nije znao.
Kad požar proširi suhu regiju, ona uništava ili ubija vegetaciju. Te žrtve mijenjaju brzinu transpiracije i isparavanja - kako voda istječe kroz korijenje biljaka do njihovih listova, a zatim skače u zrak kao para. Zbog fluktuacije flore i pepela, mikrobi tla se također mijenjaju, kao i razine elemenata poput magnezija, kalcija, kalija i natrija. Tlo postaje crnije nego što je bilo prije, zbog čega apsorbira više zračenja od sunca.
Kad voda teče kroz pocrnjeno, beživotno tlo, ona prikuplja dokaze o promijenjenom okolišu i taj se signal taloži u špiljama. Tada je postalo pitanje, mogu li se znakovi vatre razdvojiti od znakova promjene klime? Nagra je kopala duboko u podatke o špilji kako bi otkrila, dvomjesečna mjerenja nalazišta od kolovoza 2005. do ožujka 2011., analizom koja je otkrila otiske prstiju vatre pritisnute na speleoteme.
Šumska šuma rasplamsala je regiju izvan Pertha u Australiji 2009. godine (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Voda nakon vatre bila je više klorirana i bogatija kalijem i sulfatom, tim izviješta o rezultatima koji su predstavljeni na konferenciji Američke geofizičke unije u prosincu, a koja se sada pregledava u Hydrology and Earth System Sciences . Najvažnije je da su vidjeli da vatra također povećava omjer izotopa kisika - onaj tradicionalni standard prošlih klimatskih studija - za čak 2 dijela na tisuću.
Takva naizgled mala promjena zapravo je jednaka najvećim klimatskim fluktuacijama od prije otprilike 2, 6 milijuna godina do danas. Znanstvenici, otkrili su tim, mogu pogrešno čitati omjere kisika kao velike ljuljačke u klimi kada zapravo vide veliki plamen.
Ispravno interpretirana obnova klime pomaže znanstvenicima da postave današnje promjene u kontekst, poput uspoređivanja današnje stope promjene s prirodnom varijabilnošću planeta u prošlosti, kaže Frank McDermott sa Sveučilišta College Dublin. A znanstvenici koriste podatke paleoklime da bi napravili preciznije modele prošlosti i sadašnjosti i bolje projekcije budućnosti.
"Ako znamo kako se klima promijenila u prošlosti - recimo u posljednjih nekoliko tisuća godina - možemo pokrenuti klimatski model unatrag od današnjih dana ... i tada provjeriti uspijeva li model reproducirati poznate prošle klimatske uvjete", rekao je kaže.
Studija tima pokazuje koliko je važno shvatiti špilju kao pojedinačni sustav prije nego što je upotrijebite za izradu takvih generalizacija o svijetu - dobra taktika bilo da proučavate ljude ili podzemne komore.
"U osnovi, znanstvenik mora pokušati razumjeti pećinski sustav, pa čak i sustav kapljevine iz kojeg je uzorkovan njegov stalagmit kako bi pravilno protumačio suptilnije promjene", kaže McDermott.
Projekt koji vodi Greg Hakim sa Sveučilišta u Washingtonu u Seattleu trenutno uključuje bazu podataka NOAA-e Nacionalne uprave za okean i atmosferu (NOAA) u te modele kako bi obavio točno te provjere. I tu mogu pomoći novi nalazi.
"Oni koji su pod utjecajem lokalnih čimbenika bivaju izbačeni", kaže Baker. Sada znanstvenici mogu izbaciti spilje koje su spaljene.
Nove biljke klijale su oko šest mjeseci nakon požara u blizini špilje Yonderup. (Pauline Treble) Koristeći se istom NOAA bazom podataka i Nagrovim novim rezultatima, paleoklimatolozi bi također mogli rekonstruirati povijest požara regije. "Vjerojatno to ne možete učiniti samim (mjerenjima izotopa kisika), ali s drugim stvarima koje bi bile izolirane u smislu utjecaja na njih", upozorava Nagra.
To znači da za takav rad treba pravi vatreni otisak prsta - onaj koji je zapravo jedinstven. Treble kaže da su rješenje možda metali u tragovima. U kombinaciji s podacima o kisiku mogli su izgraditi snažnu vremensku traku povijesti požara. Taj je zapis, posebno u suhim područjima poput onih iz ove studije, često jedan od podloga u priči o klimi. Vidimo da se sada na američkom zapadu povećavaju požari zbog suše, viših temperatura, duže vruće sezone i većih oluja.
Sa australijskim špiljama "pokušavamo suziti kako se ti procesi spajaju na duži rok i kakav utjecaj možemo očekivati daljnjim isušivanjem te regije", kaže Treble.
Znanstvenici se također nadaju da će vidjeti kako će budući požari utjecati na lokalnu ekologiju i same pećine, zbog čega je australsko istraživačko vijeće financiralo ovu studiju. Nagra i njegovi savjetnici udružili su se s Uredom za okoliš i baštinu, koji upravlja nacionalnim parkovima Australije.
"Na Novom Južnom Walesu imamo državnu politiku u kojoj nisu imali kontrolirano ili propisano spaljivanje špilja ili krša u nacionalnim rezervatima, jer nisu znali kakav će utjecaj imati", kaže Baker. "Da bi bili predostrožni, nisu imali požara. Možda im možemo dati dovoljno dokaza da mogu promijeniti politiku ako je to u najboljem interesu. "
