В пещерата Yonderup, на 12 мили северно от Пърт, Австралия, Полин Требъл пътува във времето. Вместо да огъва законите на физиката, изследователят изследва записи на миналото на Земята, заключени вътре в сталагмити и сталактити - последният от тавана и първия от земята - заедно наречени спелеотими.
Свързано съдържание
- Другосветски снимки отвътре една от най-големите пещери на света
- Китайските графитни пещери регистрират векове на суша
Тези емблематични части от пещерите се образуват, когато водата потече в подземната мава, носейки минерали със себе си. Течността оставя минералите зад себе си, точно както водата от вашия душ оставя отлагания върху плочките, а част от водата остава в капан между минералните кристали. През вековете тази хубава плака се превръща във времева капсула: Всеки минерален слой съдържа химически улики или прокси, за да каже какво се случва над земята през определена епоха. Колкото по-близо до средата на спелеотома изглеждате, толкова по-назад във времето, което виждате.
Учени като Требъл от Австралийската организация за ядрена наука и технологии се учат как да използват композициите на тези пещерни шишарки, за да проследят древните изливания и потоци в климатичните и метеорологични модели. Надеждата е не само да разберем миналото, но и да получим възможни погледи за нашето бъдеще.
Сега Требъл и нейните колеги са открили, че пещерните образувания също улавят записи на древни пожари - и това представлява проблем. Сигналът за пожар прилича много на основен прокси за промените в климатичните условия, което означава, че учените могат да объркат локални смущения като пожари за по-глобални ефекти.
„Това наистина трябва да бъде обърнато на вниманието на хората“, казва Требъл. „В противен случай има голям потенциал хората да изтълкуват неправилно тези пълномощни.“
Требъл не тръгна да открива древни пожари. Тя пътува до Yonderup с надеждата да извлече информацията за валежите в пещерата и да добави към записа на палеоклима. „Трябваше да има ясен сигнал“, казва Требъл, сигнал, подобен на онези, които други научни специалисти са виждали в други пещери. Но мистериозно го нямаше.
Проблемът беше, че тези други пещери бяха разположени в умерени части на Северното полукълбо. В Западна Австралия климатът беше по-сух, по-средиземноморски. Със странната липса на сигнал в пещерата си, тя започна да мисли, че може би пълномощните, които умерените учени използваха, просто не превеждат под.
Но след това тя помисли, че през февруари пламъкът пламва над пещерата. Как това би променило спелеотимите? Как би изглеждал кодиран огън? И може ли сигналите му за спелеотъм да маскират този от валежи?
Тя насочи проекта към студента на Университета на Нов Южен Уелс Гуриндер Награ. Той работи с Требъл и нейния колега Анди Бейкър, за да разкрият как пожарите засягат земята, която изгарят и как тези ефекти капят в пещерите.
Учените взеха данни от тези формации, подобни на катедралата, в пещерата Йондеруп в Австралия. (Анди Бейкър) Кислородът е един от основните прокси, които учените използват за възстановяване на миналото - по-специално променящото се съотношение между изотопите кислород-18 и кислород-16. В широкия смисъл дъждовната вода има повече кислород-16 от морската вода, защото този изотоп е по-лек, така че се изпарява по-лесно от океана, намира се в облаците и след това пада обратно към Земята. Колкото по-топла е температурата, толкова повече кислород-18 може също да се изпари - и колкото повече вода се изпарява, което означава, че количеството на валежите нараства в световен мащаб.
Но четенето на съотношенията, които се показват в пещерите и в различни климатични зони, не е просто и точното им значение варира в целия свят.
„В Югозападна Австралия съотношението на [кислород] на валежите е свързано с две неща: интензивността на валежите и промените в атмосферната циркулация“, казва Требъл, констатацията, която тя е проверила, като е разгледала известните събития за валежи от 20 век и модерна сталагмитен запис. В тази част на Австралия, Treble откри, че по-високото съотношение - по-тежък кислород в сравнение със светлината, означава по-малко обилни валежи или изместване на западните ветрове на Южното полукълбо.
Като добавим и тънкостите, изглежда, че съотношението на кислород може да бъде толкова чувствително към пожари, колкото и климата. Съобщенията от двете се смесват в спелеотемите и никой не го знаеше досега.
Когато огън се разрази през сух район, той прогонва или убива растителността. Тези жертви променят скоростта на транспирация и изпаряване - как водата изтича през корените на растенията до листата им и след това скача във въздуха като пара. Поради колебанията на флората и пепелта почвените микроби също се изместват, както и нивата на елементи като магнезий, калций, калий и натрий. Почвата става по-черна, отколкото преди, което я кара да абсорбира повече радиация от слънцето.
Когато водата тече през почернелата, безжизнена земя, тя събира доказателства за променената среда и този сигнал се отлага в пещери. Тогава стана въпросът, могат ли знаците на огъня да се разграничат от признаците на променящ се климат? Награ изкопа дълбоко в данните на пещерата, за да открие, използвайки двумесечни измервания на обектите от август 2005 г. до март 2011 г., анализ, който разкри пръстовите отпечатъци на огъня, притиснати към спелеотими.
Горски пожар тлее в региона извън Перт, Австралия, през 2009 г. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Водата след огъня беше по-хлорирана и по-богата на калий и сулфат, съобщава екипът за резултати, представени на конференцията на Американския геофизичен съюз през декември и сега се преглежда в Hydrology and Earth System Sciences . Най-важното е, че те видяха, че огънят също увеличи коефициента на изотоп на кислорода - този традиционен стандарт на минали климатични проучвания - с 2 части на хиляда.
Подобна на пръв поглед малка промяна всъщност е наравно с най-големите колебания на климата от преди около 2, 6 милиона години до наши дни. Учените, открити от екипа, може да неправилно четат съотношенията на кислорода като големи колебания в климата, когато всъщност виждат голям пламък.
Правилно тълкуваната реконструкция на климата помага на учените да поставят промените в днешния ден в контекста, като например сравняване на скоростта на промяна с естествената променливост на планетата в миналото, казва Франк Макдермот от университетския колеж Дъблин. И учените използват палеоклиматичните данни, за да направят по-точни модели от миналото и настоящето и по-добри прогнози за бъдещето.
„Ако знаем как се е променил климатът в миналото - да речем през последните няколко хиляди години - можем да пуснем климатичен модел назад от днешното време… и след това да проверим дали моделът успява да възпроизведе познатите минали климатични условия“, каза той казва.
Проучването на екипа показва колко важно е да се разбере пещерата като индивидуална система, преди да я използвате, за да направите такива обобщения за света - добра тактика независимо дали изучавате хора или подземни камери.
„По същество ученият трябва да се опита да разбере пещерната система и дори системата за капеща вода, от която е взета пробата му от сталагмит, за да интерпретира правилно по-фините промени“, казва Макдермот.
Проект, ръководен от Грег Хаким от Университета на Вашингтон в Сиатъл, понастоящем включва базата данни на NOAA на Националната океанична и атмосферна администрация (NOAA) за измервания на кислород-изотопи в тези модели, за да извърши точно тези проверки. И там могат да помогнат новите открития.
„Онези, които са засегнати от местните фактори, ще бъдат изхвърлени“, казва Бейкър. Сега учените може би могат да изхвърлят пещери, които са били изгорени.
Нови растения покълнаха около шест месеца след пожар в близост до пещерата Йондеруп. (Полин Требъл) Използвайки същата база данни на NOAA и новите резултати на Награ, палеоклиматолозите също могат да могат да реконструират историята на пожара в даден регион. „Вероятно не можете да го направите сами с [измерването на изотоп на кислорода], но с други неща, които биха били по-изолирани от гледна точка на това как са засегнати“, предупреждава Награ.
Това означава, че такава работа се нуждае от истински огнен отпечатък - такъв, който всъщност е уникален. Требъл казва, че разтворът може да е микроелементи. В комбинация с данните за кислорода те биха могли да създадат силна хронология на историята на пожара. Този запис, особено в сухите райони като тези в това изследване, често е подслон в историята на климата. Виждаме, че сега на американския запад се увеличават горски пожари заради суша, по-високи температури, по-дълги горещи сезони и по-големи бури.
С австралийските пещери „ние се опитваме да ограничим как тези процеси са съчетани в по-дългосрочен план и какъв вид въздействие можем да очакваме да видим с по-нататъшното изсушаване на този регион“, казва Требъл.
Учените също се надяват да видят как бъдещите пожари ще засегнат местната екология и самите пещери, поради което Австралийският изследователски съвет финансира това проучване. Награ и неговите съветници се обединиха с Службата за околна среда и наследство, която управлява националните паркове в Австралия.
„В Нов Южен Уелс имаме държавна политика, при която те не са имали контролирано или предписано изгаряне на пещери или карст в националните резервати, тъй като не знаеха какво влияние ще има“, казва Бейкър. „За да бъдат предпазливи, те не са имали пожар. Може би можем да им дадем достатъчно доказателства, че могат да променят политиката, ако това е в най-добрия интерес. "
