Di dalam gua Yonderup, 12 mil di utara Perth, Australia, Pauline Treble bepergian melalui waktu. Alih-alih membengkokkan hukum fisika, peneliti memeriksa catatan masa lalu Bumi yang terkunci di dalam stalagmit dan stalaktit — yang terakhir dari langit-langit dan yang sebelumnya dari tanah — bersama-sama disebut speleothem.
Konten terkait
- Foto Dunia Lain Dari Dalam Salah Satu Gua Sungai Terbesar di Dunia
- Graffiti Gua Cina Mencatat Berabad-abad Kekeringan
Bagian ikonik gua ini terbentuk ketika air menetes ke dalam rahang bawah tanah, membawa mineral bersamanya. Cairan meninggalkan mineral di belakang, sama seperti air dari pancuran Anda meninggalkan endapan di ubin, dan beberapa air tetap terperangkap di antara kristal mineral. Selama berabad-abad, plak cantik ini menjadi kapsul waktu: Setiap lapisan mineral menyimpan petunjuk kimia, atau proksi, untuk mengetahui apa yang sedang terjadi di atas tanah selama era tertentu. Semakin dekat ke tengah speleothem yang Anda lihat, semakin jauh ke belakang saat Anda melihat.
Para ilmuwan seperti Treble, dari Organisasi Sains dan Teknologi Nuklir Australia, sedang belajar bagaimana menggunakan komposisi kerucut gua ini untuk melacak pasang surut kuno dan aliran dalam pola iklim dan cuaca. Harapannya adalah untuk tidak hanya memahami masa lalu tetapi juga untuk mendapatkan gambaran sekilas tentang masa depan kita.
Sekarang Treble dan rekan-rekannya telah menemukan bahwa formasi gua juga menangkap catatan kebakaran hutan kuno — dan itu menghadirkan masalah. Sinyal untuk api sangat mirip dengan proksi utama untuk perubahan kondisi iklim, yang berarti para ilmuwan mungkin mengira gangguan lokal seperti kebakaran untuk efek yang lebih global.
"Ini benar-benar perlu diperhatikan, " kata Treble. "Kalau tidak, ada banyak potensi bagi orang untuk salah menafsirkan proksi itu."
Treble tidak berangkat untuk menemukan api kuno. Dia melakukan perjalanan ke Yonderup berharap untuk mengekstrak informasi curah hujan gua dan menambah catatan paleoclimate. "Seharusnya ada sinyal yang jelas, " kata Treble, sinyal seperti yang dilakukan spelunker ilmiah lain di gua-gua lain. Tapi, secara misterius, tidak ada.
Masalahnya adalah bahwa gua-gua lainnya terletak di bagian beriklim belahan bumi utara. Di Australia Barat, iklim condong lebih kering, lebih Mediterania. Dengan kurangnya sinyal yang aneh di guanya, ia mulai berpikir bahwa mungkin proksi yang digunakan oleh ilmuwan sedang tidak diterjemahkan di bawah.
Tetapi kemudian dia menganggap api yang dia ingat telah berkobar di atas gua pada bulan Februari. Bagaimana itu akan mengubah speleothem? Seperti apa api yang disandikan itu? Dan bisakah sinyal speleothem-nya menutupi yang dari hujan?
Dia menyerahkan proyek itu ke sarjana Universitas New South Wales Gurinder Nagra. Dia bekerja dengan Treble dan koleganya Andy Baker untuk mengungkap bagaimana api memengaruhi tanah yang mereka bakar dan bagaimana efek itu menetes ke dalam gua.
Para ilmuwan mengambil data dari formasi seperti katedral di gua Yonderup di Australia. (Andy Baker) Oksigen adalah salah satu proxy utama yang digunakan para ilmuwan untuk merekonstruksi masa lalu — khususnya, rasio perubahan antara isotop oksigen-18 dan oksigen-16. Dalam arti luas, air hujan memiliki lebih banyak oksigen-16 daripada air laut karena isotopnya lebih ringan, sehingga isotopnya lebih mudah menguap dari lautan, menemukan jalannya ke awan dan kemudian jatuh kembali ke Bumi. Semakin hangat suhunya, semakin banyak oksigen-18 yang bisa menguap juga — dan semakin banyak air yang menguap, artinya jumlah curah hujan meningkat secara global.
Tetapi membaca rasio yang muncul di gua dan di zona iklim yang berbeda tidaklah mudah, dan maknanya yang tepat bervariasi di seluruh dunia.
“Di Australia Barat Daya, rasio [oksigen] curah hujan terkait dengan dua hal: intensitas kejadian curah hujan dan perubahan sirkulasi atmosfer, ” kata Treble, sebuah temuan yang ia verifikasi dengan melihat peristiwa curah hujan abad ke-20 yang diketahui dan modern. catatan stalagmit. Untuk bagian Australia itu, Treble menemukan bahwa rasio yang lebih tinggi — oksigen lebih berat dibandingkan cahaya — berarti curah hujan lebih sedikit, atau pergeseran angin barat Belahan Bumi Selatan.
Menambah seluk-beluknya, tampaknya rasio oksigen dapat menjadi sensitif terhadap kebakaran seperti halnya terhadap iklim. Pesan dari keduanya tercampur dalam speleothem, dan tidak ada yang tahu sampai sekarang.
Ketika api merobek daerah yang kering, api akan membunuh atau membunuh tumbuhan. Korban-korban itu mengubah tingkat transpirasi dan penguapan — bagaimana air mengalir melalui akar tanaman ke dedaunan mereka dan kemudian melompat ke udara sebagai uap. Karena fluktuasi flora dan abu, mikroba tanah juga bergeser, seperti halnya kadar unsur-unsur seperti magnesium, kalsium, kalium dan natrium. Tanah menjadi lebih hitam dari sebelumnya, yang menyebabkannya menyerap lebih banyak radiasi dari matahari.
Ketika air mengalir melalui tanah yang menghitam dan tak bernyawa, ia mengumpulkan bukti dari lingkungan yang berubah, dan sinyal itu disimpan di dalam gua. Pertanyaannya kemudian menjadi, bisakah tanda-tanda kebakaran dipisahkan dari tanda-tanda perubahan iklim? Nagra menggali jauh ke dalam data gua untuk mencari tahu, dengan menggunakan pengukuran dua bulanan dari Agustus 2005 hingga Maret 2011, sebuah analisis yang mengungkapkan sidik jari api yang ditekan ke speleothem.
Kebakaran hutan membara di wilayah luar Perth, Australia, pada 2009. (Thorsten Milse / robertharding / Corbis) Air pasca-kebakaran lebih diklorinasi dan lebih kaya kalium dan sulfat, tim melaporkan dalam hasil yang disajikan pada konferensi American Geophysical Union pada bulan Desember, dan sekarang sedang ditinjau di Hidrologi dan Ilmu Sistem Bumi . Yang paling penting, mereka melihat bahwa api juga meningkatkan rasio isotop oksigen — standar tradisional studi iklim masa lalu — sebanyak 2 bagian per seribu.
Perubahan yang tampaknya kecil ini sebenarnya setara dengan fluktuasi iklim terbesar dari sekitar 2, 6 juta tahun yang lalu hingga saat ini. Para ilmuwan, tim menemukan, mungkin salah membaca rasio oksigen sebagai perubahan besar dalam iklim ketika mereka benar-benar melihat api besar.
Rekonstruksi iklim yang ditafsirkan dengan benar membantu para ilmuwan menempatkan perubahan saat ini ke dalam konteks, seperti membandingkan tingkat perubahan hari ini dengan variabilitas alami planet di masa lalu, kata Frank McDermott dari University College Dublin. Dan para ilmuwan menggunakan data paleoclimate untuk membuat model yang lebih akurat dari masa lalu dan sekarang, dan proyeksi yang lebih baik untuk masa depan.
“Jika kita tahu bagaimana perubahan iklim di masa lalu — katakanlah dalam beberapa ribu tahun terakhir — kita dapat menjalankan model iklim mundur dari masa kini ... dan kemudian memeriksa apakah model tersebut berhasil mereproduksi kondisi iklim masa lalu yang diketahui, ” dia kata.
Studi tim menunjukkan betapa pentingnya untuk memahami gua sebagai sistem individu sebelum menggunakannya untuk membuat generalisasi tentang dunia - taktik yang baik apakah Anda sedang mempelajari orang atau ruang bawah tanah.
"Pada dasarnya, ilmuwan harus mencoba memahami sistem gua dan bahkan sistem air tetesan dari mana sampel stalagmitnya diambil untuk menginterpretasikan perubahan yang lebih halus dengan tepat, " kata McDermott.
Sebuah proyek yang dipimpin oleh Greg Hakim dari University of Washington di Seattle saat ini menggabungkan database National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) untuk pengukuran oksigen-isotop ke dalam model-model tersebut, untuk melakukan pemeriksaan yang tepat. Dan di situlah temuan baru dapat membantu.
"Orang-orang yang dipengaruhi oleh faktor-faktor lokal diusir, " kata Baker. Sekarang, para ilmuwan mungkin dapat mengusir gua yang telah terbakar.
Tanaman baru tumbuh sekitar enam bulan setelah kebakaran di dekat gua Yonderup. (Pauline Treble) Menggunakan basis data NOAA yang sama dan hasil baru Nagra, ahli paleoklimatologi mungkin juga dapat merekonstruksi sejarah kebakaran suatu wilayah. "Anda mungkin tidak dapat melakukannya dengan [pengukuran isotop oksigen] dengan sendirinya, tetapi dengan hal-hal lain yang akan lebih terisolasi dalam hal bagaimana mereka terpengaruh, " Nagra memperingatkan.
Itu berarti pekerjaan semacam itu membutuhkan sidik jari api yang sejati — yang sebenarnya unik. Treble mengatakan bahwa solusinya mungkin berupa jejak logam. Dikombinasikan dengan data oksigen, mereka dapat membangun timeline sejarah api yang kuat. Catatan itu, terutama di daerah kering seperti yang ada dalam penelitian ini, sering menjadi subplot dalam kisah iklim. Kita melihat bahwa sekarang, dengan kebakaran hutan meningkat di Amerika Barat karena kekeringan, suhu yang lebih tinggi, musim panas yang lebih lama dan badai yang lebih besar.
Dengan gua-gua Australia, "kami mencoba mempersempit bagaimana proses-proses itu digabungkan dalam jangka panjang, dan dampak seperti apa yang bisa kita lihat dengan pengeringan lebih lanjut di wilayah itu, " kata Treble.
Para ilmuwan juga berharap untuk melihat bagaimana kebakaran di masa depan akan mempengaruhi ekologi lokal dan gua-gua itu sendiri, itulah sebabnya Dewan Penelitian Australia mendanai penelitian ini. Nagra dan para penasihatnya bekerja sama dengan Kantor Lingkungan dan Warisan, yang mengelola taman nasional Australia.
"Di New South Wales, kami memiliki kebijakan negara bagian di mana mereka tidak memiliki pembakaran gua atau karst yang dikontrol atau ditentukan dalam pelestarian nasional, karena mereka tidak tahu apa dampaknya, " kata Baker. “Untuk berjaga-jaga, mereka belum memiliki api. Mungkin kita bisa memberi mereka cukup bukti bahwa mereka dapat mengubah kebijakan jika itu demi kepentingan terbaik. ”
