Sparse in tutte le Filippine ci sono molte grotte contenenti preziose formazioni geologiche che contengono informazioni chiave sul clima passato. Ma a causa delle cave locali, alcune di queste formazioni potrebbero essere distrutte. Ora, uno scienziato di Stanford è in missione per salvarli.

Daniele Ibarra, BS '12, MS '14, dottorato di ricerca '18, è ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Scienze Geologiche e Ambientali. Di recente ha collaborato con l'ex allievo di Stanford Carlos Primo David, dottorato di ricerca '03, ora professore all'Università delle Filippine a Diliman, per iniziare il processo di recupero di questi preziosi archivi climatici. Ibarra li sta portando a Stanford dove utilizzerà sofisticate tecniche geochimiche per ricostruire ed estendere i record climatici del passato.

"Come scienziati del clima non abbiamo modo di stabilire come il clima è cambiato in passato al di là del record strumentale, tranne che per l'utilizzo del record geologico, " disse Ibarra. "Così studiamo gli archivi come gli anelli degli alberi, carote di ghiaccio, laghi, sedimenti marini e grotte."

Grotte d'archivio

Uno degli archivi più importanti a terra sono i depositi di grotte che contengono grandi, depositi minerali a forma di ghiacciolo noti come speleotemi. Molte di queste grotte si trovano nelle Filippine. Quindi a gennaio, Ibarra si recò a Manila, dove ha incontrato David e i suoi studenti laureati. Insieme hanno esplorato una serie di grotte a Luzon per documentare e raccogliere due tipi di speleotemi:stalattiti e stalagmiti.

Le stalattiti si formano quando l'acqua gocciola dal soffitto di una grotta e precipita lentamente nel tempo, lasciando un record climatico sotto forma di cerchi concentrici simili ad anelli su un albero. Le stalagmiti si formano allo stesso modo, ma crescono verso l'alto dal pavimento e sono i più utili di questi depositi di caverne. Sebbene si stima che queste formazioni abbiano migliaia di anni, pochissimi sono stati studiati nelle Filippine. A causa di scavi industriali che si verificano nelle vicinanze, potrebbero presto sparire per sempre.

"Questa è un'area di estrazione di cemento attiva, quindi abbiamo solo pochi anni per ottenere gli speleotemi, " Ha detto Ibarra. "E 'un po' una missione di salvataggio."

Dopo aver accuratamente rimosso gli speleotemi dalle grotte, Ibarra li porta a Stanford, dove i campioni vengono perforati e datati attraverso un processo - simile alla datazione al carbonio - utilizzando la catena di decadimento radioattivo dell'uranio, misurata con uno spettrometro di massa. Ibarra utilizza rivelatori che misurano i diversi rapporti di isotopi di torio e uranio, che gli dicono l'età del campione. Tecniche di spettrometria di massa simili che utilizzano isotopi stabili di ossigeno e carbonio vengono utilizzate per determinare quali erano i livelli di temperatura e precipitazioni al momento della formazione degli speleotemi, dati che miglioreranno la comprensione degli scienziati del cambiamento climatico.

"Ci stiamo concentrando su campioni che estenderanno i record storici delle precipitazioni indietro di diverse centinaia, forse anche mille anni, Ibarra ha detto. "E possiamo usare ciò che deduciamo sul clima da questi campioni per confrontare i modelli climatici che usiamo anche per proiettare i futuri cambiamenti climatici".

Gli agenti atmosferici al Monte Pinatubo

Ibarra e David stanno lavorando contemporaneamente a ricerche correlate nell'area intorno al Monte Pinatubo, il vulcano attivo a circa 100 miglia a nord-ovest di Manila famoso per la sua massiccia eruzione nel 1991. È lì che si ritiene che la degradazione chimica delle rocce sul sottosuolo terrestre - un processo noto come alterazione causata dagli agenti atmosferici - avvenga a una delle velocità più elevate al mondo.

L'erosione delle rocce è il modo principale in cui l'anidride carbonica viene sequestrata nel tempo geologico, mantenere la Terra abitabile. Ibarra e David stanno misurando i tassi di alterazione degli agenti atmosferici raccogliendo campioni d'acqua dai fiumi durante diversi periodi dell'anno e misurando la composizione chimica delle acque fluviali per elementi come calcio, magnesio, sodio e silice – i componenti principali delle rocce.

"L'erosione chimica e la successiva sepoltura dei carbonati nei sedimenti oceanici sequestrano la CO2 atmosferica nel ciclo geologico del carbonio, " ha spiegato Ibarra. "Gli agenti atmosferici modulano i livelli di CO2 atmosferica della Terra dai cambiamenti nel degassamento vulcanico, o gli effetti a lungo termine delle emissioni umane, mantenendo le temperature regolate."

Entrambi i progetti di ricerca sono supportati da un premio Ibarra ricevuto dal Dipartimento di Scienza e Tecnologia Balik Scientist Program, che incoraggia gli scienziati di origine filippina a tornare nelle Filippine per condividere la loro esperienza. Attraverso il programma, è ospitato dall'Istituto nazionale per le scienze geologiche dell'Università delle Filippine e dal professor David. Oltre a condurre ricerche originali, Ibarra ha tenuto conferenze e conferenze su scienze del clima e geochimica presso l'Università delle Filippine.

Ibarra prevede di tornare nelle Filippine questa primavera per continuare a raccogliere depositi di grotte e campioni di fiume. Spera che questo lavoro aiuti le persone a prepararsi ai cambiamenti nell'ambiente.

"Lo studio del clima del passato ci fornisce una tabella di marcia per i tipi di cambiamenti che possiamo aspettarci nelle precipitazioni e nella temperatura a causa dei futuri cambiamenti climatici, che possono informare le strategie di adattamento, " Egli ha detto.