C'è un certo romanticismo nella speleologia, lo studio delle grotte, se riesci a vedere oltre il freddo, l'umidità e il buio. Le grotte sono luoghi antichi e spesso bellissimi. E possono essere utili. Formazioni rocciose nelle grotte, si scopre, racchiudono al loro interno segreti chimici che forniscono una finestra sia sulle civiltà antiche che sul clima del futuro.

Molte persone pensano agli speleotemi, o rocce delle caverne, come opaco e marrone. Ma sono disponibili in una vasta gamma di colori. "Recentemente sono stato con un amico in una miniera abbandonata dove c'erano delle rocce che avevano un colore bluastro, lucentezza verdastra perché avevano molto rame in loro, " ha detto il dottor Sebastian Breitenbach. "È davvero raro vederlo."

Pensa a uno speleotema e probabilmente stai immaginando stalattiti e stalagmiti. (Per ricordare quale è quale, prova a pensare alle stalattiti che devono tenersi strette; sono quelli che pendono dal soffitto.) Queste rocce si formano quando l'acqua gocciola in una grotta e il carbonato disciolto che contiene precipita gradualmente. Si ottengono anche pietre di flusso formate da ruscelli sotterranei e tubi di roccia a parete sottile noti come "cannucce di soda".

Queste rocce crescono dolorosamente lentamente:pochi decimi di millimetro all'anno nei casi più veloci. Ciò significa che le stalattiti possono avere decine di migliaia di anni. E poiché la roccia della grotta viene depositata gradualmente da singole gocce d'acqua, memorizza una registrazione della loro composizione chimica.

Si scopre che alcune di queste firme chimiche variano a seconda del clima del momento. Prendiamo ad esempio il rapporto tra due isotopi dell'ossigeno, ossigeno-16 e ossigeno-18. L'acqua piovana contiene un rapporto specifico dei due e quindi macinando campioni da speleotemi e analizzando il rapporto isotopico in diversi punti lungo la lunghezza della roccia, i geochimici possono avere un'idea di quanto piovesse, o da dove ha avuto origine la pioggia quando si è formata la roccia. Ci sono molti altri proxy oltre all'ossigeno.

Antica

Questo resoconto del clima antico sepolto nella pietra si rivela utile per darci un'idea di come fosse la vita per le antiche civiltà. Può anche parlarci di periodi come il misterioso crollo dell'età del bronzo.

Questo è stato il periodo di 50 anni in cui diverse importanti civiltà del Mediterraneo, compreso l'impero egiziano, i Micenei e gli Ittiti, tutto è crollato verso le 3, 000 anni fa. Alcuni ritengono che ciò potrebbe essere dovuto a una mega siccità che ha colpito la regione. Ma questa è un'idea controversa e ci sono molte altre teorie. Alcuni testi antichi attribuiscono la colpa alle orde invasori conosciute come i "popoli del mare".

I dati delle caverne possono aiutare a chiarire cosa potrebbe essere successo mostrando almeno quando e dove c'è stata una siccità. Ma ci sono lacune nei dati, non da ultimo quando si tratta della Turchia.

"La Turchia è stata la patria di molte importanti culture umane antiche, da alcune delle prime società agricole del mondo nel Paleolitico a società più moderne come gli Ittiti, greci classici, Romano, imperi bizantino e ottomano, " ha affermato il dott. Ezgi Unal-Imer della Middle East Technical University di Ankara, Tacchino. "Siamo sicuri che devono essere stati pesantemente influenzati dalle (cambiate) condizioni ambientali".

Per questo ha avviato il progetto Speleotolia, con l'obiettivo di raccogliere dati paleoclimatici ad alta risoluzione dalla Turchia. Negli ultimi anni ha raccolto campioni da grotte, tra cui 10 stalagmiti della Turchia occidentale.

Cinque di questi coprono il periodo dell'Olocene e ha un campione che fornisce una linea continua di crescita che risale a 1, 825 anni. "Questo copre quasi l'intera era comune:è davvero un buon campione, " lei disse.

Attualmente è circa a metà della perforazione di 420 campioni, che la aiuterà a ricostruire le condizioni climatiche del passato. Il dottor Unal-Imer è entusiasta di ciò che scopriranno. Semplicemente non sappiamo cosa troveremo, lei dice.

Piovere

Una cosa che il suo progetto non farà, però, è quantificare quanta pioggia è caduta in un dato anno nel passato.

Al momento, la maggior parte dei dati sugli speleotemi può solo segnalare tendenze climatiche a breve termine, afferma il dottor Breitenbach, che ha sede presso la Northumbria University di Newcastle, UK. In altre parole, può dirci che un certo periodo è stato molto più piovoso di quello precedente, ma non quanti millimetri di pioggia sono caduti. Perchè così?

Bene, prendiamo di nuovo il rapporto degli isotopi di ossigeno in una roccia. In verità, sebbene questo sia influenzato dalle precipitazioni, è anche spinto su e giù da altri fattori come la temperatura, e la topografia e l'umidità della particolare grotta.

Il progetto QUEST guidato da Breitenbach sta cercando di cambiare quell'incertezza, utilizzando due strategie. Il primo prevede un lavoro dettagliato su una delle grotte di Waitomo in Nuova Zelanda. Il piano è misurare molti proxy in parallelo e vedere come tutti variano nel tempo. Le variazioni in un proxy potrebbero essere causate da diversi fattori ed è impossibile sapere quanto ciascuno ha contribuito. Ma guarda le variazioni in 10 o 15 proxy in tandem e dovrebbe esserci una sola ipotesi su come la pioggia sia cambiata quantitativamente, dire, che corrisponde a tutti i fatti. "Allora è come un romanzo poliziesco di Agatha Christie, " ha detto il dottor Breitenbach. "Tutti i fatti che abbiamo appreso dai proxy devono rientrare nell'interpretazione".

Uno svantaggio di questa strategia, però, è che richiede una comprensione dettagliata della grotta in cui sono stati prelevati i campioni di speleotemi. Ciò significa che i ricercatori dovrebbero evocare di nuovo il loro detective interiore con quasi ogni campione di roccia.

La seconda strategia è scoprire nuovi proxy che sono realmente influenzati da una sola variabile e quindi possono fornire dati quantitativi direttamente. Dr. Adam Hartland presso l'Università di Waikato a Hamilton, La Nuova Zelanda ha guidato questa parte del lavoro.

Calibrare

Ha scoperto alcune molecole note come complessi organo-metallici per i quali è possibile quantificare in modo molto dettagliato come cambiano nelle rocce delle caverne in risposta alla temperatura. Il trucco sarà calibrare questo proxy, sicché si può dire che una misura di una certa quantità del complesso significa una certa temperatura. "Sappiamo come farlo, ma non l'abbiamo ancora fatto del tutto, " ha detto il dottor Breitenbach.

Ma cosa ha a che fare tutto questo con il futuro? Bene, raccogliere informazioni sul passato è fondamentale per rispondere alle domande su cosa accadrà alle precipitazioni e alla temperatura di fronte all'emergenza climatica. Prendi l'El Niño-Southern Oscillation (ENSO), un modello meteorologico che influenza le temperature oceaniche e sposta la pioggia nell'emisfero meridionale con effetti catastrofici sulla pesca e sull'agricoltura.

Al momento, abbiamo una scarsa comprensione di come ENSO sia stata influenzata dai cambiamenti climatici in passato. Ma con gli speleotemi, possiamo tornare indietro nel tempo e guardare un periodo particolarmente caldo. "Possiamo vedere quante volte c'erano El Niños, quanto erano forti, e dove sono stati i loro impatti più forti? Allora possiamo usare il passato come chiave per il futuro, " ha detto il dottor Breitenbach.