All'interno della grotta di Yonderup, a 12 miglia a nord di Perth, in Australia, Pauline Treble viaggia nel tempo. Invece di piegare le leggi della fisica, il ricercatore sta esaminando le registrazioni del passato della Terra rinchiuso all'interno di stalagmiti e stalattiti - quest'ultimo dal soffitto e il primo da terra - insieme chiamati speleotemi.
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Queste parti iconiche delle grotte si formano quando l'acqua gocciola nella fauci sotterranea, portando con sé minerali. Il liquido lascia indietro i minerali, proprio come l'acqua della doccia lascia depositi sulla piastrella e parte dell'acqua rimane intrappolata tra i cristalli minerali. Nel corso dei secoli, questa bella placca diventa una capsula del tempo: ogni strato minerale contiene indizi chimici o proxy per raccontare ciò che stava accadendo in superficie durante un'era particolare. Più vicino al centro dello speleothem guardi, più indietro nel tempo stai vedendo.
Scienziati come Treble, della Australian Nuclear Science and Technology Organization, stanno imparando come utilizzare le composizioni di questi coni di caverne per tracciare antichi flussi e riflussi nei modelli climatici e meteorologici. La speranza è non solo di comprendere il passato, ma anche di ottenere possibili scorci del nostro futuro.
Ora Treble e i suoi colleghi hanno scoperto che anche le formazioni delle caverne catturano registrazioni di antichi incendi e questo rappresenta un problema. Il segnale di incendio assomiglia molto a un grande proxy per i cambiamenti nelle condizioni climatiche, il che significa che gli scienziati potrebbero confondere le interruzioni locali come gli incendi per ulteriori effetti globali.
"Ha davvero bisogno di essere portato all'attenzione delle persone", afferma Treble. "Altrimenti c'è un sacco di potenziale per le persone di interpretare erroneamente quei proxy."
Gli acuti non sono partiti per trovare antichi fuochi. Ha viaggiato fino a Yonderup sperando di estrarre le informazioni sulle precipitazioni della caverna e aggiungerle al record paleoclimatico. "Ci sarebbe dovuto essere un segnale chiaro", afferma Treble, un segnale come quelli che altri spelunker scientifici avevano visto in altre grotte. Ma, misteriosamente, non c'era.
Il problema era che quelle altre grotte erano situate nelle parti temperate dell'emisfero settentrionale. Nell'Australia occidentale, il clima era più secco, più mediterraneo. Con la strana mancanza di segnale nella sua caverna, iniziò a pensare che forse i delegati che gli scienziati temperati usavano non si traducono in giù.
Ma poi considerò l'incendio che ricordava era esploso sopra la grotta a febbraio. Come avrebbe cambiato gli speleotemi? Come sarebbe un fuoco codificato? E i suoi segnali speleotemici potrebbero mascherare quello delle piogge?
Ha consegnato quel progetto all'università Gurinder Nagra dell'Università del Nuovo Galles del Sud. Ha lavorato con Treble e il suo collega Andy Baker per esporre in che modo gli incendi influenzano la terra che bruciano e in che modo quegli effetti gocciolano nelle grotte.
Gli scienziati hanno preso i dati da queste formazioni simili a una cattedrale nella grotta di Yonderup in Australia. (Andy Baker) L'ossigeno è uno dei principali proxy che gli scienziati usano per ricostruire il passato, in particolare il rapporto mutevole tra gli isotopi ossigeno-18 e ossigeno-16. In senso lato, l'acqua piovana ha più ossigeno-16 dell'acqua di mare perché quell'isotopo è più leggero, quindi evapora più facilmente dall'oceano, si fa strada tra le nuvole e poi ricade sulla Terra. Più calda è la temperatura, più ossigeno-18 può evaporare anche - e più acqua evapora il periodo, il che significa che la quantità di precipitazioni aumenta a livello globale.
Ma leggere i rapporti che si presentano nelle grotte e nelle diverse zone climatiche non è semplice e il loro significato esatto varia in tutto il mondo.
"Nel sud-ovest dell'Australia, il rapporto [dell'ossigeno] delle precipitazioni è legato a due cose: l'intensità degli eventi delle piogge e i cambiamenti nella circolazione atmosferica", afferma Treble, una scoperta che ha verificato osservando eventi noti delle precipitazioni del 20 ° secolo e un moderno record di stalagmite. Per quella parte dell'Australia, Treble ha scoperto che un rapporto più elevato - più ossigeno pesante rispetto alla luce - significa meno piogge intense o uno spostamento dei venti occidentali dell'emisfero meridionale.
Aggiungendo alle complessità, sembra che il rapporto di ossigeno possa essere tanto sensibile alle conflagrazioni quanto al clima. I messaggi dei due si confondono negli speleotemi e nessuno lo sapeva fino ad ora.
Quando un incendio squarcia una regione secca, incendia o uccide la vegetazione. Quelle vittime cambiano i tassi di traspirazione ed evaporazione - come l'acqua scorre attraverso le radici delle piante fino alle loro foglie e poi salta in aria come vapore. A causa delle fluttuazioni della flora e della cenere, anche i microbi del suolo cambiano, così come i livelli di elementi come magnesio, calcio, potassio e sodio. Il terreno diventa più nero di prima, il che lo fa assorbire più radiazioni dal sole.
Quando l'acqua scorre attraverso il terreno annerito e senza vita, raccoglie prove dell'ambiente alterato e quel segnale si deposita nelle caverne. La domanda divenne allora: i segni del fuoco potevano essere districati dai segni del cambiamento climatico? Nagra ha scavato in profondità nei dati della caverna per scoprire, usando misurazioni bimestrali dei siti da agosto 2005 a marzo 2011, un'analisi che ha rivelato le impronte digitali del fuoco pressate sugli speleotemi.
Un incendio boschivo nella regione fuori Perth, in Australia, nel 2009. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) L'acqua post-incendio era più clorata e più ricca di potassio e solfato, il team riferisce nei risultati presentati alla conferenza dell'American Geophysical Union a dicembre, e ora in fase di revisione presso Hydrology and Earth Systems Sciences . Soprattutto, hanno visto che l'incendio ha anche aumentato il rapporto isotopico dell'ossigeno - quello standard tradizionale degli studi sul clima passati - di ben 2 parti per mille.
Un cambiamento così apparentemente piccolo è in realtà alla pari delle maggiori fluttuazioni climatiche da circa 2, 6 milioni di anni fa ad oggi. Gli scienziati, ha scoperto il team, potrebbero interpretare erroneamente i rapporti di ossigeno come grandi oscillazioni climatiche quando vedono effettivamente grandi fiamme.
La ricostruzione climatica interpretata correttamente aiuta gli scienziati a mettere in contesto i cambiamenti attuali, come ad esempio il confronto del tasso di cambiamento odierno con la variabilità naturale del pianeta in passato, afferma Frank McDermott dell'University College di Dublino. E gli scienziati usano dati paleoclimatici per creare modelli più precisi del passato e del presente e proiezioni migliori per il futuro.
"Se sappiamo come il clima è cambiato in passato - diciamo negli ultimi millenni - possiamo far retrocedere un modello climatico dai giorni nostri ... e quindi verificare se il modello riesce a riprodurre le condizioni climatiche conosciute passate", ha dice.
Lo studio del team mostra quanto sia importante comprendere una caverna come un sistema individuale prima di usarla per fare tali generalizzazioni sul mondo - una buona tattica se stai studiando persone o camere sotterranee.
"In sostanza, lo scienziato deve cercare di comprendere il sistema di grotte e persino il sistema di gocciolamento da cui è stata campionata la sua stalagmite per interpretare correttamente i cambiamenti più sottili", afferma McDermott.
Un progetto guidato da Greg Hakim dell'Università di Washington a Seattle sta attualmente incorporando il database NOAA (National Oceanic and Atmospher Administration) delle misurazioni dell'isotopo di ossigeno in quei modelli, per eseguire esattamente quei controlli. Ed è qui che le nuove scoperte possono aiutare.
"Quelli che sono influenzati da fattori locali vengono espulsi", afferma Baker. Ora, gli scienziati possono forse cacciare le grotte che sono state bruciate.
Nuove piante stavano spuntando circa sei mesi dopo un incendio nei pressi della grotta di Yonderup. (Pauline Treble) Utilizzando lo stesso database NOAA e i nuovi risultati di Nagra, i paleoclimatologi potrebbero anche essere in grado di ricostruire la storia del fuoco di una regione. "Probabilmente non puoi farlo con [la misurazione dell'isotopo di ossigeno] da solo, ma con altre cose che sarebbero più isolate in termini di come sono colpite", avverte Nagra.
Ciò significa che tale lavoro ha bisogno di una vera impronta digitale del fuoco, che è in realtà unica. Gli alti dicono che la soluzione potrebbe essere la traccia di metalli. Combinati con i dati dell'ossigeno, potevano costruire una forte cronologia della storia del fuoco. Quella documentazione, specialmente in aree asciutte come quelle di questo studio, è spesso una trama secondaria nella storia del clima. Lo vediamo ora, con gli incendi in aumento nell'ovest americano a causa della siccità, delle temperature più alte, delle stagioni più lunghe e delle tempeste più grandi.
Con le grotte australiane, "stiamo cercando di restringere il modo in cui questi processi sono accoppiati a lungo termine e che tipo di impatto possiamo aspettarci di vedere con l'ulteriore prosciugamento di quella regione", afferma Treble.
Gli scienziati sperano anche di vedere come i futuri incendi influenzeranno l'ecologia locale e le stesse grotte, motivo per cui l'Australian Research Council ha finanziato questo studio. Nagra e i suoi consulenti hanno collaborato con l'Ufficio per l'ambiente e il patrimonio, che gestisce i parchi nazionali australiani.
"Nel Nuovo Galles del Sud, abbiamo una politica statale in cui non hanno avuto il controllo o la prescrizione della combustione di grotte o carsiche nelle riserve nazionali, perché non sapevano quale impatto avrebbe avuto", afferma Baker. “Per precauzione, non hanno avuto un incendio. Forse possiamo fornire loro prove sufficienti del fatto che possono cambiare la politica se è nel migliore interesse. "
