A Yonderup-barlang belsejében, az ausztráliai Perteltől 12 mérföldnyire északra, Pauline Treble áthalad az időben. A fizikai törvények meghajlítása helyett a kutató a Föld múltjának rögzített sztalagmitok és sztalaktitok - az utóbbi a mennyezetről és az előbbiek a talajból - rögzített feljegyzéseit együttesen speleotémáknak nevezi.
kapcsolodo tartalom
- Más világ fényképei a világ egyik legnagyobb folyami barlangjáról
- A kínai barlanggraffiti az évszázadok aszályát rögzíti
A barlangok ezen ikonikus részei akkor alakulnak ki, amikor víz csöpög a föld alatti maw-ba, ásványokat hordozva. A folyadék elhagyja az ásványi anyagokat, ugyanúgy, mint a zuhanyodból származó víz lerakódásokat hagy a csempeön, és a víz egy része csapdába esik az ásványi kristályok között. Az évszázadok óta ez a szép plakk időkapszulává válik: Minden ásványi réteg kémiai nyomokat vagy proxykat tart, hogy elmondja, mi történt a föld felett egy adott korszakban. Minél közelebb van a speleothem közepéhez, annál távolabbi az időben.
A tudósok, mint például a Treble, az ausztrál Nukleáris Tudományos és Technológiai Szervezet, megtanulják, hogyan lehet ezeket a barlangkúpok összetételét felhasználni az ősi ebbék és az éghajlati és időjárási folyamatok nyomon követésére. A remény az, hogy nemcsak megértjük a múltat, hanem a jövőbe is bepillanthatunk.
Most Treble és kollégái azt találták, hogy a barlangképződmények az ősi tűzoltások nyilvántartását is rögzítik - és ez problémát jelent. A tűzjelzés nagyjából hasonlít az éghajlati viszonyok megváltoztatására, ami azt jelenti, hogy a tudósok a helyi zavarokat, mint például a tüzet, összetéveszthetik globálisabb hatásokkal.
"Tényleg rá kell hívni az emberek figyelmét" - mondja Treble. "Egyébként rengeteg lehetőség van arra, hogy az emberek félreértelmezzék ezeket a meghatalmazásokat."
Treble nem indult az ősi tüzek keresésére. Yonderupba utazott, remélve, hogy kinyitja a barlang csapadékára vonatkozó információkat, és hozzáadja a paleoklimátus rekordhoz. "Világos jelnek kellett lennie" - mondja Treble, olyan jel, mint ahogy más tudományos szakemberek láttak más barlangokban. De rejtélyes módon nem volt.
A probléma az volt, hogy ezek a barlangok az északi félteké mérsékelt részén találhatók. Nyugat-Ausztráliában az éghajlat szárazabb, mediterránabb volt. A barlangában lévő furcsa jel hiányában azt gondolta, hogy a mérsékelt tudósok által használt proxyk nem egyszerűen fordultak le.
De aztán megfontolta azt a tüzet, amelyre emlékezett, hogy februárban a barlang fölött lángolt. Hogyan változtathatta meg ez a speleotémákat? Hogyan nézne ki egy kódolt tűz? És a speleothem jelei elfedhetik-e az esőzést?
Ezt a projektet a New South Wales University egyetemi hallgatójának, Gurinder Nagra-nak adta át. Treble-rel és kollégájával, Andy Bakerrel dolgozott, hogy feltárja, hogyan befolyásolják a tűzek az égõ földöt, és hogy ezek a hatások barlangokká válnak.
A tudósok az Ausztráliában a Yonderup-barlangban vett adatokat ezekből a katedrálisszerű formációkból. (Andy Baker) Az oxigén az egyik legfontosabb proxit, amelyet a tudósok használnak a múlt rekonstruálására - nevezetesen az oxigén-18 és az oxigén-16 izotópok változó aránya. Széles értelemben az esővízben több oxigén-16 van, mint a tengervízben, mivel az izotóp könnyebb, tehát könnyebben elpárolog az óceánból, felhőkbe jut, majd visszaesik a Földre. Minél melegebb a hőmérséklet, annál több oxigén-18 elpárologhat - és minél több víz párolog el, azaz a csapadék mennyisége globálisan növekszik.
A barlangokban és a különböző éghajlati övezetekben megjelenő arányok beolvasása azonban nem egyszerű, és pontos jelentésük világszerte változik.
„Ausztrália délnyugati részén a csapadékmennyiség [oxigén] aránya két tényezővel kapcsolatos: az esőzések intenzitása és a légköri keringés változásai” - mondja Treble, a megállapítást, amelyet meggyőződött az ismert 20. századi csapadékesemények és egy modern sztalagmit rekord. Ausztrália azon részén Treble megállapította, hogy a magasabb arány - több nehéz oxigén a fényhez képest - kevesebb esőzést vagy a déli félteké nyugati szélének eltolódását jelenti.
A bonyolultságok mellett úgy tűnik, hogy az oxigénarány ugyanolyan érzékeny lehet a konfrációra, mint az éghajlatra. A kettő üzenetét keverik a speleotémák, és eddig senki sem tudta.
Amikor a tűz áthatol egy száraz térségben, lefejezi vagy megöli a növényzetet. Ezek a veszteségek megváltoztatják az átszivárgás és a párolgás sebességét - hogyan folyik a víz a növények gyökerén keresztül a levelekig, majd gőzként kiszivárog a levegőbe. A flóra ingadozása és a hamu miatt a talaj mikrobái is eltolódnak, csakúgy, mint az olyan elemek szintje, mint a magnézium, a kalcium, a kálium és a nátrium. A talaj feketébb lesz, mint korábban, ezért több napsugárzást képes elnyelni.
Amikor a víz áramlik a feketült, élettelen talajon, bizonyítékokat gyűjt a megváltozott környezetről, és ez a jel a barlangokban lerakódik. Akkor felmerült a kérdés, hogy lehet-e szétválasztani a tűz jeleit a változó éghajlat jeleitől? Nagra mélyen belemerült a barlang adataiba, hogy a helyek kéthavonta elvégzett méréseivel 2005. augusztusától 2011. márciusáig felmérje egy olyan elemzést, amely a speleotémákra nyomott tűz ujjlenyomatait derítette ki.
Az erdőtüz 2009-ben az ausztráliai Perth-nél kívüli térségben elsüllyed. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) A tűz utáni víz klórozott, kálium- és szulfátban gazdagabb volt - jelentette ki a csapat az eredményekben, amelyeket az amerikai geofizikai unió decemberi konferenciáján mutattak be, és amelyeket a hidrológia és a földrendszer tudományának áttekintése alatt tartanak. A legfontosabb, hogy látta, hogy a tűz az oxigén izotóp arányát - a múltbeli klímavizsgálatok hagyományos szabványát - akár 2 rész / ezerre növelte.
Egy ilyen látszólag kicsi változás valójában megegyezik a legnagyobb éghajlati ingadozásokkal, körülbelül 2, 6 millió évvel ezelőtt a mai napig. A tudósok, a csoport felfedezte, valószínűleg tévesen értelmezik az oxigén arányát nagy éghajlati ingadozásokként, amikor valóban nagy lángot látnak.
A helyesen értelmezett éghajlati rekonstrukció segít a tudósoknak a mai változásokat a kontextusba helyezni, például összehasonlítani a mai változás mértékét a bolygó természetes változékonyságával a múltban - mondja Frank McDermott, a dublini University College. És a tudósok paleoklimátus adatok felhasználásával pontosabb modelleket készítenek a múltról és a jelenről, és jobb előrejelzéseket készítenek a jövőre nézve.
"Ha tudjuk, hogyan változott az éghajlat a múltban - mondjuk az elmúlt néhány ezer évben -, akkor vissza tudjuk futtatni egy klímamodellt a mai időből ... és ellenőrizhetjük, hogy a modell képes-e megismételni az ismert múltbeli éghajlati viszonyokat." mondja.
A csapat tanulmánya azt mutatja, hogy mennyire fontos megérteni a barlangot mint egyéni rendszert, mielőtt felhasználnánk ilyen általánosításokat a világról - jó taktika, akár embereket, akár földalatti kamrákat tanulunk.
"Lényegében a tudósnak meg kell próbálnia megérteni a barlangrendszert és még azt a cseppvízrendszert is, amelyből sztalagmitját vették mintára, hogy értelmezzék a finomabb változásokat" - mondja McDermott.
Greg Hakim, a seattle-i washingtoni egyetem vezetése alatt álló projekt jelenleg magában foglalja a Nemzeti Óceáni és Atmoszféra Közigazgatás (NOAA) adatbázisát az oxigén-izotóp mérésekről ezekbe a modellekbe, hogy pontosan ezeket az ellenőrzéseket elvégezzék. Az új eredmények itt segíthetnek.
"Azokat, akiket a helyi tényezők befolyásolnak, kiszabadítják" - mondja Baker. Most a tudósok talán kiéghetnek barlangokat, amelyeket megégett.
Az új növények körülbelül hat hónappal a Yonderup-barlang közelében lévő tűzoltás után csíráztak. (Pauline Treble) Ugyanazon NOAA adatbázis és Nagra új eredményeinek felhasználásával a paleoklimatológusok képesek lehetnek rekonstruálni egy régió tűz történeteit. "Valószínűleg nem tudja megtenni [az oxigén izotóp mérésével] önmagában, hanem más dolgokkal, amelyek az érzékenység szempontjából elszigeteltebbek lesznek” - figyelmeztet Nagra.
Ez azt jelenti, hogy egy ilyen munkához valódi tűz ujjlenyomatra van szükség - egy valóban egyedi. Treble azt mondja, hogy az oldat lehet nyomelem. Az oxigén adatokkal összekapcsolva képesek egy erős tűz történetet kialakítani. Ez a feljegyzés, különösen a száraz területeken, mint amilyen a jelen tanulmány, gyakran egy részpont az éghajlat történetében. Látjuk, hogy az amerikai nyugaton növekszik a tűzoltás az aszály, a magasabb hőmérsékletek, a hosszabb forró évszakok és a nagyobb viharok miatt.
Az ausztrál barlangokkal „megpróbáljuk szűkíteni, hogy ezek a folyamatok hogyan kapcsolódnak hosszabb távon, és milyen hatást várunk el a régió további szárításakor” - mondja Treble.
A tudósok azt is remélik, hogy meglátják, hogy a jövőbeli tüzek hogyan befolyásolják a helyi ökológiát és magukat a barlangokat, ezért az Ausztrál Kutatási Tanács finanszírozta ezt a tanulmányt. Nagra és tanácsadói összeálltak a Környezetvédelmi és Örökségügyi Hivatallal, amely Ausztrália nemzeti parkjait kezeli.
"Új-Dél-Walesben olyan állami politikánk van, amelyben nem végeztek ellenőrzött vagy előírt barlangok vagy karszt égetését a nemzeti tárolókban, mert nem tudták, milyen hatással lenne" - mondja Baker. „Elővigyázatosságból nem volt tüzetük. Talán elegendő bizonyítékot tudunk adni nekik, hogy megváltoztathatják a politikát, ha az a legérdekesebb.
