Austraalias Perthist 12 miili põhja pool asuvas Yonderupi koopas sees rändab Pauline Treble läbi aja. Füüsikaseaduste painutamise asemel uurib teadlane stalagmiitide ja stalaktiitide sees lukustatud Maa mineviku andmeid - viimast laest ja viimast maapinnast -, mida nimetatakse speleoteemideks.
Seotud sisu
- Muu maailma fotod maailma ühe suurima jõekoopa seest
- Hiina koobasgraffiti registreerib põua sajandeid
Need koobaste ikoonilised osad moodustuvad, kui vesi tilgub maa-alusesse magu, kandes sellega mineraale. Vedelik jätab mineraalid tahaplaanile, just nagu teie dušinurk jätab plaadile sademeid ja osa veest jääb mineraalkristallide vahele. Sajandeid muutub see ilus tahvel ajakapsliks: igas mineraalkihis on keemilisi näpunäiteid või volikirju, et öelda, mis konkreetsel ajastul maa peal toimus. Mida lähemale speleotiimi keskpunktile vaatate, seda kaugemale ajas näete.
Austraalia tuumateaduse ja -tehnoloogia organisatsiooni teadlased, näiteks Treble, õpivad, kuidas kasutada neid koobaskoonuste kompositsioone iidsete mügarate ja kliima- ja ilmastikuolude voogude jälgimiseks. Loodetakse mitte ainult mõista minevikku, vaid saada ka meie tuleviku võimalikke pilke.
Nüüd on Treble ja tema kolleegid leidnud, et koobaste moodustised kajastavad ka iidsete loodusõnnetuste andmeid - ja see on probleem. Tulekahjusignaal sarnaneb suuresti kliimatingimuste muutuste puhverserveriga, mis tähendab, et teadlased võivad eksitada kohalikke häireid, näiteks tulekahjusid, et tekitada globaalsemat mõju.
"Sellele tuleb tõesti inimeste tähelepanu juhtida, " ütleb Treble. "Muidu on inimestel palju võimalusi neid volikirju valesti tõlgendada."
Treble ei asunud iidseid tulekahjusid otsima. Ta reisis Yonderupi, lootes saada teavet koopa vihmasaju kohta ja lisada see paleoklimaadi registrisse. "Pidi olema selge signaal, " ütleb Treble, signaal nagu need, mida teised teadlased olid teistes koobastes näinud. Kuid salapäraselt seda ei olnud.
Probleem oli selles, et need teised koopad asusid põhjapoolkera parasvöötme osades. Lääne-Austraalias nõrgenes kliima kuivemaks, Vahemere piirkonnaks rohkem. Oma koopa veidra signaali puudumise tõttu hakkas ta mõtlema, et ehkki parasvöötme teadlaste poolt kasutatud puhverserverid lihtsalt ei tõlgiks.
Kuid siis pidas ta meelde tulekahju, mis talle meelde tuli, veebruaris koopa kohal lõõmas. Kuidas oleks see speleoteemasid muutnud? Kuidas näeks välja kodeeritud tulekahju? Ja kas selle speleoteemilised signaalid võiksid neid vihmasaju eest varjata?
Ta esitas selle projekti üle New South Walesi ülikooli bakalaureuseõppe Gurinder Nagrale. Ta tegi koostööd Treble ja tema kolleegi Andy Bakeriga, et paljastada, kuidas tulekahjud mõjutavad põlenud maad ja kuidas need mõjud koobastesse tilguvad.
Teadlased võtsid andmeid nende katedraalitaoliste moodustiste kohta Yonderupi koopast Austraalias. (Andy Baker) Hapnik on üks peamisi volikirju, mida teadlased mineviku rekonstrueerimisel kasutavad - täpsemalt hapniku-18 ja hapniku-16 isotoopide muutuva suhte vahel. Laias laastus on vihmavees rohkem hapnikku-16 kui merevees, kuna see isotoop on kergem, seetõttu aurustub see kergemini ookeanist, leiab tee pilvedesse ja kukub siis tagasi Maale. Mida soojem temperatuur, seda rohkem hapnikku-18 võib aurustuda - ja mida rohkem vesi aurustub, tähendab sademete hulk kogu maailmas.
Kuid koobastes ja erinevates kliimavööndites kuvatavate suhete lugemine pole lihtne ja nende täpne tähendus varieerub kogu maailmas.
"Edela-Austraalias on sademete [hapniku] suhe seotud kahe asjaga: vihmasajusündmuste intensiivsus ja õhuringluse muutused, " ütleb Treble, leid, mille ta on kinnitanud, vaadates teadaolevaid 20. sajandi vihmasajusündmusi ja kaasaegset stalagmiitide rekord. Selle Austraalia osa kohta on Treble leidnud, et kõrgem suhe - rohkem rasket hapnikku võrreldes valgusega - tähendab vähem tugevaid vihmasadusid või lõunapoolkera läänetuulte muutust.
Kui lisada keerukusi, näib, et hapniku suhe võib olla nii tundlik konflakatsioonide suhtes kui kliima suhtes. Speleoteemides segatakse nende kahe sõnumid ja keegi ei teadnud seda seni.
Kui tuli tungib läbi kuiva piirkonna, siis see hävitab või tapab taimestikku. Need ohvrid muudavad imendumise ja aurustumise kiirust - kuidas vesi jookseb taimede juurtest lehtedeni ja auruna siis õhku. Taimestiku kõikumise ja tuha tõttu muutuvad ka pinnase mikroobid, nagu ka selliste elementide tase nagu magneesium, kaltsium, kaalium ja naatrium. Maapind muutub senisest mustemaks, mistõttu neelab see rohkem päikesekiirgust.
Kui vesi voolab läbi pimendatud elutu maapinna, kogub see tõendeid muutunud keskkonna kohta ja see signaal ladestub koobastesse. Seejärel tekkis küsimus, kas tuletunnuseid saab eraldada muutuva kliima märkidest? Nagra kaevas sügavale koopa andmed, et saada teada alade iga kahe kuu tagant tehtud mõõtmiste abil augustist 2005 kuni märtsini 2011 analüüs, mis paljastas speleoteemidele surutud tule sõrmejäljed.
Austraalias Perthi lähistel asuvas piirkonnas süttib metsatulekahju 2009. aastal (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Tulekahjujärgne vesi oli klooritud ning kaaliumi ja sulfaadiga rikkalikum, teatas meeskond detsembris toimunud Ameerika geofüüsikalise liidu konverentsil esitatud tulemustest, mida vaadatakse nüüd hüdroloogia- ja maasüsteemide teaduses . Kõige tähtsam on see, et nad nägid, et tulekahju suurendas ka hapniku isotoopide suhet - varasemate kliimauuringute traditsioonilist standardit - kuni 2 osa tuhande kohta.
Selline näiliselt väike muudatus on tegelikult võrdne suurimate kliimamuutustega umbes 2, 6 miljonit aastat tagasi kuni tänapäevani. Teadlased, meeskond avastasid, võivad väärarvestada hapniku suhteid suurte kliimamuutustega, kui nad tegelikult näevad suurt leeki.
Õigesti tõlgendatud kliima rekonstrueerimine aitab teadlastel tänapäevaseid muutusi konteksti seada, näiteks võrrelda tänapäeva muutuste määra planeedi loodusliku varieeruvusega minevikus, ütles Frank McDermott Dublini ülikooli kolledžist. Ja teadlased kasutavad paleoklimaatilisi andmeid mineviku ja oleviku täpsemate mudelite tegemiseks ning paremate tulevikuprognooside tegemiseks.
"Kui me teame, kuidas kliima muutus minevikus - ütleme nii mõne viimase tuhande aasta jooksul -, siis saame kliimamudelit tänapäevast tagasi juhtida ... ja siis kontrollida, kas mudel suudab korrata teadaolevaid mineviku kliimatingimusi, " ütleb.
Meeskonna uuring näitab, kui oluline on mõista koobast kui individuaalset süsteemi enne selle kasutamist maailma selliste üldistuste tegemiseks - see on hea taktika, kas uurite inimesi või maa-aluseid kambreid.
"Peamiselt peab teadlane püüdma mõista koobasüsteemi ja isegi tilgutussüsteemi, millest tema stalagmiidist proov on võetud, et õrnemaid muutusi õigesti tõlgendada, " ütleb McDermott.
Seattle'i Washingtoni ülikooli Greg Hakimi juhitud projekt ühendab praegu nendesse mudelitesse Riikliku Ookeani- ja Atmosfääri Administratsiooni (NOAA) hapnikuisotoopide mõõtmise andmebaasi, et teha täpselt neid kontrolle. Ja selles saavad uued leiud aidata.
"Need, keda kohalikud tegurid mõjutavad, lüüakse välja, " ütleb Baker. Nüüd saavad teadlased ehk põlenud koopad välja lüüa.
Uued taimed tärkasid umbes kuus kuud pärast metsatulekahju Yonderupi koopa lähedal. (Pauline Treble) Sama NOAA andmebaasi ja Nagra uusi tulemusi kasutades võivad paleoklimatoloogid olla võimelised ka piirkonna tulekahjude ajalugu rekonstrueerima. "Arvatavasti ei saa te seda teha [hapniku isotoobi mõõtmisega] iseenesest, vaid muude asjadega, mis oleksid nende mõju osas isoleeritumad, " hoiatab Nagra.
See tähendab, et selline töö vajab tõelist tule sõrmejälge - see on tegelikult ainulaadne. Treble ütleb, et lahendus võib olla mikroelemente. Koos hapnikuandmetega võiksid nad luua tugeva tuleajaloo ajajoone. See rekord, eriti kuivades piirkondades, nagu käesolevas uuringus käsitletud, on sageli osa kliima loost. Me näeme, et nüüd, kus Ameerika läänes suurenevad põlengute, kõrgemate temperatuuride, pikemate kuumade aastaaegade ja suuremate tormide tõttu tulekahjud.
Austraalia koobaste puhul “üritame kitsendada seda, kuidas need protsessid pikemas perspektiivis omavahel liituvad ja millist mõju võime oodata selle piirkonna edasise kuivamise korral, ” ütleb Treble.
Teadlased loodavad ka näha, kuidas tulevased tulekahjud mõjutavad kohalikku ökoloogiat ja koopaid endid, mistõttu Austraalia Teadusagentuur rahastas seda uuringut. Nagra ja tema nõustajad tegid koostööd keskkonna- ja muinsuskaitseametiga, mis haldab Austraalia rahvusparke.
"Uus-Lõuna-Walesis on meil riigipoliitika, kus neil pole olnud koobaste või karstide põletamist riiklikes looduskaitsealades kontrollitud ega ette nähtud, sest nad ei teadnud, millist mõju see avaldab, " ütleb Baker. „Ettevaatusabinõuna pole neil tulekahju olnud. Võib-olla suudame anda neile piisavalt tõendeid selle kohta, et nad saavad poliitikat muuta, kui see on parimates huvides. ”
