Di dalam gua Yonderup, 12 kilometer di utara Perth, Australia, Pauline Treble sedang berjalan melalui masa. Daripada membongkok undang-undang fizik, penyelidik sedang mengkaji rekod-rekod bumi yang lalu yang terkunci di dalam stalagmit dan stalaktit-yang terakhir dari siling dan bekas dari tanah-bersama-sama dipanggil speleothems.
Kandungan Terkait
- Gambar-gambar lain dari Dalam Satu Gua Sungai Terbesar di Dunia
- Rekod Graffiti Gua China Kekuatan Kemarau
Bahagian-bahagian ikonik gua ini terbentuk apabila air mengalir ke dalam tanah liat bawah tanah, membawa mineral dengannya. Cecair meninggalkan mineral di belakang, sama seperti air dari pancuran anda meninggalkan deposit di jubin, dan beberapa air tetap terjebak di antara kristal mineral. Selama berabad-abad, plak cantik ini menjadi kapsul masa: Setiap lapisan mineral memegang petunjuk kimia, atau proksi, untuk memberitahu apa yang terjadi di atas tanah semasa era tertentu. Lebih dekat ke tengah-tengah speleothem yang anda lihat, jauh lebih awal dalam masa yang anda lihat.
Para saintis seperti Treble, dari Organisasi Sains dan Teknologi Nuklear Australia, mempelajari cara menggunakan komposisi gua-kon ini untuk mengesan ebbs kuno dan mengalir dalam pola iklim dan cuaca. Harapannya adalah untuk tidak hanya memahami masa lalu tetapi juga untuk melihat kemungkinan masa depan kita.
Sekarang Treble dan rakan-rakannya telah mendapati bahawa formasi gua juga menangkap rekod kebakaran hutan purba-dan ini memberikan masalah. Isyarat untuk kebakaran kelihatan seperti proksi utama untuk perubahan dalam keadaan iklim, yang bermakna para saintis mungkin menganggap gangguan tempatan seperti kebakaran untuk kesan global yang lebih besar.
"Ia benar-benar perlu dibawa ke perhatian rakyat, " kata Treble. "Kalau tidak ada banyak potensi untuk orang menafsirkan orang-orang proksi itu."
Treble tidak berupaya mencari kebakaran purba. Dia pergi ke Yonderup dengan harapan dapat mengekstrak maklumat hujan gua dan menambah rekod paleoklimat. "Harus ada isyarat yang jelas, " kata Treble, isyarat seperti yang telah dilihat oleh ahli-ahli sains lain di gua-gua lain. Tetapi, secara misteri, tidak ada.
Masalahnya adalah bahawa gua-gua lain terletak di bahagian tengah hemisfera Utara. Di Australia Barat, iklim bersandar lebih kering, lebih Mediterranean. Dengan kekurangan isyarat di dalam gua, dia mula berfikir bahawa mungkin proksi yang digunakan saintis sederhana tidak diterjemahkan ke bawah.
Tetapi kemudian dia menganggap api liar yang dia ingat telah meletup di atas gua pada bulan Februari. Bagaimanakah ia telah mengubah speleotem? Apa yang akan kelihatan seperti kebakaran yang dikodkan? Dan bolehkah isyarat speleothem menutupi satu daripada hujan?
Beliau mengalihkan projek itu ke Universiti Gurita Nagra, New South Wales. Beliau bekerja dengan Treble dan rakannya Andy Baker untuk mendedahkan bagaimana kebakaran menjejaskan tanah yang mereka terbakar dan bagaimana kesan tersebut menetas menjadi gua.
Para saintis mengambil data dari formasi seperti katedral di gua Yonderup di Australia. (Andy Baker) Oksigen adalah salah satu daripada ahli-ahli sains proksi yang digunakan untuk membina semula masa lalu-khusus, nisbah perubahan antara isotop oksigen-18 dan oksigen-16. Dalam erti kata yang luas, air hujan mempunyai lebih banyak oksigen-16 daripada air laut kerana isotop itu lebih ringan, jadi ia lebih mudah menguap dari lautan, mencari jalannya ke awan dan kemudian jatuh ke bumi. Lebih panas suhu, semakin banyak oksigen-18 dapat menguap juga-dan semakin banyak air menguap, bermakna jumlah hujan naik secara global.
Tetapi membaca ke dalam nisbah yang muncul dalam gua dan di zon iklim yang berbeza tidak mudah, dan makna yang tepat berbeza di seluruh dunia.
"Di Australia Barat Daya, nisbah [oksigen] hujan dikaitkan dengan dua perkara: intensitas kejadian hujan dan perubahan dalam peredaran atmosfera, " kata Treble, penemuannya yang telah disahkan dengan melihat peristiwa hujan abad ke-20 yang diketahui dan moden rekod stalagmite. Untuk bahagian Australia, Treble telah mendapati bahawa nisbah yang lebih tinggi-oksigen yang lebih berat berbanding dengan cahaya-bermakna kurang hujan lebat, atau pergeseran di angin barat bumi Selatan Hemisfera.
Menambah selok-belok, nampaknya nisbah oksigen boleh menjadi sensitif terhadap pencerobohan kerana iklim. Mesej dari kedua-duanya bercampur-campur dalam speleothems, dan tiada siapa yang tahu sehingga sekarang.
Apabila kebakaran mengalir melalui kawasan kering, ia mengharamkan atau membunuh tumbuh-tumbuhan. Mereka korban mengubah kadar transpirasi dan penyejatan-bagaimana air mengalir melalui akar tumbuhan ke daun mereka dan kemudian melompat ke udara sebagai wap. Kerana fluktuasi dan abu flora, mikrob tanah juga beralih, seperti tahap unsur seperti magnesium, kalsium, kalium dan natrium. Tanah menjadi lebih gelap daripada sebelumnya, yang menyebabkan ia menyerap lebih banyak sinaran dari matahari.
Apabila air mengalir melalui tanah yang tidak berkulit hitam, ia mengumpulkan bukti persekitaran yang diubah, dan isyarat itu didepositkan dalam gua. Persoalannya kemudian, bolehkah tanda-tanda kebakaran dipisahkan dari tanda-tanda perubahan iklim? Nagra menggali jauh ke dalam data gua untuk mengetahui, menggunakan pengukuran kedua bulan dari tapak dari Ogos 2005 hingga Mac 2011, analisis yang menunjukkan cap jari api ditekan ke speleothems.
Pendaki api hutan di rantau ini di luar Perth, Australia, pada tahun 2009. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Air selepas kebakaran lebih berklorin dan kaya dengan kalium dan sulfat, laporan pasukan dalam hasil yang dibentangkan pada persidangan Kesatuan Geofizik Amerika pada bulan Disember, dan kini sedang ditinjau di Hidrologi dan Sains Sistem Bumi . Yang paling penting, mereka melihat bahawa api juga meningkatkan nisbah isotop oksigen - bahawa standard iklim kajian lepas-sebanyak 2 bahagian seribu.
Perubahan yang seolah-olah seperti itu sebenarnya setanding dengan turun naik iklim terbesar dari 2.6 juta tahun yang lalu hingga sekarang. Para saintis, pasukan yang menemui, mungkin salah membaca nisbah oksigen sebagai perubahan besar dalam iklim ketika mereka benar-benar melihat api besar.
Pembinaan semula iklim yang betul diterjemahkan membantu para saintis meletakkan perubahan masa kini dalam konteks, seperti membandingkan kadar perubahan hari ini kepada kepelbagaian semula jadi planet pada masa lalu, kata Frank McDermott dari University College Dublin. Dan saintis menggunakan data paleoklimat untuk membuat model yang lebih tepat dari masa lalu dan sekarang, dan lebih baik untuk masa depan.
"Jika kita tahu bagaimana iklim berubah pada masa lalu-katakan dalam beberapa ribu tahun yang lalu-kita boleh menjalankan model iklim dari belakang sekarang ... dan kemudian periksa apakah model itu berjaya menghasilkan semula keadaan iklim masa lalu yang diketahui, " katanya. kata.
Kajian pasukan menunjukkan betapa pentingnya memahami gua sebagai sistem individu sebelum menggunakannya untuk membuat generalisasi tentang dunia - taktik yang baik sama ada anda sedang belajar orang atau ruang bawah tanah.
"Pada dasarnya, ahli sains mesti cuba memahami sistem gua dan juga sistem air titisan dari mana stalagmitnya telah dicontohkan untuk mentafsir dengan lebih baik perubahan yang lebih halus, " kata McDermott.
Projek yang diketuai oleh Greg Hakim dari University of Washington di Seattle kini menggabungkan pangkalan data pengukuran oksigen-isotop kepada National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) kepada model-model tersebut, untuk melakukan pemeriksaan yang tepat. Dan di sinilah penemuan baru dapat membantu.
"Orang yang dipengaruhi oleh faktor tempatan boleh ditendang, " kata Baker. Sekarang, para saintis mungkin dapat menendang gua-gua yang telah dibakar.
Tumbuh-tumbuhan baru telah berkembang kira-kira enam bulan selepas kebakaran hutan berhampiran gua Yonderup. (Pauline Treble) Menggunakan pangkalan data NOAA yang sama dan keputusan baru Nagra, paleoclimatologists mungkin juga dapat membina semula sejarah api di rantau ini. "Anda mungkin tidak dapat melakukannya dengan [pengukuran isotop oksigen] dengan sendirinya, tetapi dengan perkara lain yang akan lebih terpencil dari segi cara mereka terjejas, " kata Nagra.
Ini bermakna kerja sedemikian memerlukan jarum api sebenar yang sebenarnya unik. Treble mengatakan bahawa penyelesaian itu mungkin mengesan logam. Digabungkan dengan data oksigen, mereka dapat membina garis masa sejarah api yang kuat. Rekod itu, terutamanya di kawasan kering seperti orang-orang dalam kajian ini, sering menjadi subplot dalam kisah iklim. Kita lihat sekarang, dengan kebakaran hutan yang semakin meningkat di Amerika Barat kerana kemarau, suhu yang lebih tinggi, musim panas yang lebih lama dan ribut yang lebih besar.
Dengan gua-gua di Australia, "kami sedang cuba untuk mempersempit bagaimana proses-proses itu digabungkan dalam jangka masa panjang, dan kesan apa yang dapat kita jangkakan dengan pengeringan selanjutnya di rantau itu, " kata Treble.
Para saintis juga berharap untuk melihat bagaimana kebakaran di masa depan akan memberi kesan kepada ekologi tempatan dan gua itu sendiri, oleh itu, Majlis Penyelidikan Australia membiayai kajian ini. Nagra dan penasihatnya bekerjasama dengan Pejabat Alam Sekitar dan Warisan, yang mengurus taman negara Australia.
"Di New South Wales, kami mempunyai dasar kerajaan di mana mereka tidak mempunyai sebarang pembakaran atau pembakaran yang ditetapkan di dalam gua atau karst di negara yang dilindungi, kerana mereka tidak tahu apa kesannya, " kata Baker. "Untuk berjaga-jaga, mereka tidak mempunyai api. Mungkin kita boleh memberi mereka bukti yang cukup bahawa mereka boleh mengubah dasar jika ia adalah kepentingan terbaik. "
