Uvnitř jeskyně Yonderup, 12 km severně od Perth v Austrálii, Pauline Treble cestuje časem. Spíše než ohýbání fyzikálních zákonů zkoumá vědec záznamy o minulosti Země zamčené uvnitř stalagmitů a stalaktitů - ty druhé ze stropu a první ze země - společně nazývané speleotemy.
Související obsah
- Mimořádné fotografie z jedné z největších světových říčních jeskyní na světě
- Čínská jeskyně Graffiti zaznamenává století sucha
Tyto ikonické části jeskyní se tvoří, když voda kape do podzemní tlapy, která s sebou nese minerály. Kapalina zanechává minerály za sebou, stejně jako voda ze sprchy zanechává usazeniny na dlaždici a část vody zůstává zachycena mezi minerálními krystaly. V průběhu staletí se z této pěkné plakety stala časová tobolka: Každá minerální vrstva obsahuje chemické stopy nebo proxy, aby řekla, co se děje nad zemí během určité éry. Čím blíže ke středu speleotému se podíváte, tím dále zpět v čase, který vidíte.
Vědci, jako je Treble z australské organizace pro jaderné vědy a technologie, se učí, jak pomocí složení těchto jeskynových kuželů sledovat staré odlivy a toky v klimatických a povětrnostních vzorcích. Doufáme, že nejen pochopíme minulost, ale také získáme možné pohledy na naši budoucnost.
Nyní Treble a její kolegové zjistili, že jeskynní útvary také zachycují záznamy starověkých požárů - a to představuje problém. Signál pro oheň vypadá hodně jako hlavní náhrada za změny klimatických podmínek, což znamená, že vědci si mohou pomýlit místní narušení, jako jsou požáry, s globálnějšími účinky.
"Opravdu je třeba upozornit na lidi, " říká Treble. "Jinak existuje spousta možností, jak lidé špatně vykládají tyto proxy."
Treble se nepokoušel najít staré ohně. Cestovala do Yonderup v naději, že získá informace o dešťových srážkách v jeskyni a přidá se k paleoklimatickému záznamu. "Měl tam být jasný signál, " říká Treble, signál jako ty, které viděli ostatní vědci v jiných jeskyních. Ale záhadně to tak nebylo.
Problém byl v tom, že tyto další jeskyně byly umístěny v mírných částech severní polokoule. V západní Austrálii se klima naklonilo sušší, více středomořské. S podivným nedostatkem signálu v její jeskyni si začala myslet, že možná zástupci, které používali mírní vědci, se pod nimi nepřekládali.
Pak ale uvažovala o požáru, který si vzpomněla, v únoru vyhořela nad jeskyní. Jak by to změnilo speleotémy? Jak by vypadal kódovaný oheň? A mohl by jeho speleotémové signály maskovat ten před deštěm?
Otočila tento projekt na univerzitu v Novém Jižním Walesu Gurinder Nagra. Pracoval s Trebleem a jejím kolegou Andym Bakerem, aby odhalil, jak ohně ovlivňují zemi, kterou spálí a jak tyto účinky kapají do jeskyní.
Vědci vzali data z těchto katedrálních útvarů v jeskyni Yonderup v Austrálii. (Andy Baker) Kyslík je jedním z klíčových proxy, které vědci používají k rekonstrukci minulosti - konkrétně měnící se poměr mezi izotopy kyslík-18 a kyslík-16. V širším slova smyslu má dešťová voda více kyslíku-16 než mořská voda, protože tento izotop je lehčí, takže se snadněji vypařuje z oceánu, najde cestu do mraků a poté spadne zpět na Zemi. Čím je teplota teplejší, tím více kyslíku-18 se může také vypařit - a čím více vody se odpařuje, znamená to, že se množství srážek globálně zvyšuje.
Ale čtení poměrů, které se objevují v jeskyních a v různých klimatických zónách, není jednoduché a jejich přesný význam se po celém světě liší.
"V jihozápadní Austrálii souvisí poměr srážek [kyslík] se dvěma věcmi: intenzitou srážkových událostí a změnami atmosférické cirkulace, " říká Treble, zjištění, které ověřila při pohledu na známé dešťové srážky 20. století a moderní stalagmitový rekord. V této části Austrálie Treble zjistil, že vyšší poměr - těžší kyslík ve srovnání se světlem - znamená méně silné srážky nebo posun západních větrů na jižní polokouli.
Kromě složitosti se zdá, že poměr kyslíku může být stejně citlivý na požáry jako na klima. Zprávy od těchto dvou jsou smíšené ve speleotémech a nikdo to dosud nevěděl.
Když oheň protéká suchou oblastí, zuří nebo zabíjí vegetaci. Tyto oběti mění rychlost transpirace a odpařování - jak voda protéká kořeny rostlin k jejich listům a poté skáče do vzduchu jako pára. Kvůli výkyvům flóry a popelu se půdní mikroby také posunou, stejně jako hladiny prvků, jako je hořčík, vápník, draslík a sodík. Země je tmavší než dříve, což způsobuje, že absorbuje více slunečního záření.
Když voda protéká černou, neživou zemí, shromažďuje důkazy o změněném prostředí a tento signál se ukládá v jeskyních. Otázkou tedy bylo, zda je možné rozeznat příznaky ohně od známek měnícího se klimatu? Nagra se propadla hluboko do jeskynních dat a pomocí dvouměsíčních měření lokalit od srpna 2005 do března 2011 zjistila analýzu, která odhalila otisky ohně přitisknuté na speleotémy.
Doutnající lesní požár v oblasti mimo Perth v Austrálii v roce 2009. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Voda po požáru byla více chlorovaná a bohatší na draslík a síran, uvádí tým ve výsledcích prezentovaných na konferenci American Geophysical Union v prosinci a nyní přezkoumávaná na Hydrology and Earth Systems Sciences . A co je nejdůležitější, viděli, že oheň také zvýšil poměr izotopů kyslíku - tradiční standard minulých klimatických studií - až o 2 díly na tisíc.
Taková zdánlivě malá změna je ve skutečnosti srovnatelná s největšími klimatickými výkyvy od asi 2, 6 milionu let do současnosti. Vědci, objevil tým, by mohli špatně chápat poměry kyslíku jako velké výkyvy v klimatu, když skutečně vidí velké plameny.
Správně interpretovaná rekonstrukce klimatu pomáhá vědcům uvádět dnešní změny do kontextu, jako je porovnání dnešní míry změn s přirozenou variabilitou planety v minulosti, říká Frank McDermott z University College Dublin. A vědci používají paleoklimatická data k tomu, aby vytvořili přesnější modely minulosti a současnosti a lepší projekce pro budoucnost.
"Pokud víme, jak se v minulosti změnilo klima - řekněme v posledních několika tisících letech - můžeme spustit klimatický model pozpátku od současných ... a pak zkontrolovat, zda tento model dokáže reprodukovat známé minulé klimatické podmínky, " říká.
Studie týmu ukazuje, jak důležité je pochopit jeskyni jako individuální systém, než ji použijeme k vytvoření takových generalizací o světě - dobrá taktika, ať už studujete lidi nebo podzemní komory.
"V podstatě se musí vědec pokusit porozumět jeskynnímu systému a dokonce i systému kapající vody, ze kterého byl odebrán jeho stalagmit, aby správně interpretoval jemnější změny, " říká McDermott.
Projekt vedený Gregem Hakimem z Washingtonské univerzity v Seattlu v současné době zahrnuje do těchto modelů databázi NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), kde se provádí měření kyslík-izotopů, aby se přesně provedly tyto kontroly. A tam mohou nová zjištění pomoci.
"Vykopané jsou ty, které jsou ovlivněny místními faktory, " říká Baker. Nyní mohou vědci snad vykopat jeskyně, které byly spáleny.
Nové rostliny klíčily asi šest měsíců po požáru poblíž jeskyně Yonderup. (Pauline Treble) Pomocí stejné databáze NOAA a nových výsledků Nagra by paleoklimatologové mohli také rekonstruovat historii ohně v oblasti. "Pravděpodobně to nemůžete udělat s [měřením izotopů kyslíku] samo o sobě, ale s dalšími věcmi, které by byly izolovanější, pokud jde o jejich vliv, " varuje Nagra.
To znamená, že taková práce potřebuje skutečný otisk prstu - ten, který je skutečně jedinečný. Treble říká, že řešením mohou být stopové kovy. V kombinaci s údaji o kyslíku mohli vytvořit silnou časovou osu ohně. Tento záznam, zejména v suchých oblastech, jako jsou ty v této studii, je často v příběhu o podnebí. Vidíme to nyní, kdy se na americkém západě zvyšují požáry kvůli suchu, vyšším teplotám, delšímu teplému období a větším bouřím.
U australských jeskyní „se snažíme zúžit, jak jsou tyto procesy dlouhodobě spojeny a jaký dopad můžeme očekávat při dalším sušení této oblasti, “ říká Treble.
Vědci také doufají, že uvidí, jak budoucí ohně ovlivní místní ekologii a samotné jeskyně, a proto tuto studii financovala australská rada pro výzkum. Nagra a jeho poradci se spojili s Úřadem pro životní prostředí a dědictví, který spravuje australské národní parky.
"V Novém Jižním Walesu máme státní politiku, kde neměli kontrolované ani předepsané spalování jeskyní nebo kras v národních památkách, protože nevěděli, jaký to bude mít dopad, " říká Baker. "Aby byli preventivní, neměli oheň." Možná jim můžeme poskytnout dostatek důkazů, že mohou změnit politiku, pokud je to v nejlepším zájmu. “
