Οι σταλαγμίτες καταγράφουν σημαντικά επεισόδια από την ιστορία της γης

Ενεργός σχηματισμός σταγόνων σε μια πλευρική περιοχή του Kleine Teufelshöhle. Φωρογραφία: KIT (λήφθηκε ως μέρος του HEiKA Project Check Extrema).

Οι σταλαγμίτες καταγράφουν την ιστορία του κλίματος και τις επιπτώσεις από τις ηφαιστειακές εκρήξεις και όχι μόνο.

Οι ερευνητές χρησιμοποιούν σταλαγμίτες για να ανασυνθέσουν την περιφερειακή και παγκόσμια κλιματική ιστορία.

Όταν συνδυάζονται με δεδομένα από αρχεία δέντρων, οι σταλαγμίτες μπορούν να ανοίξουν ένα μοναδικό αρχείο για τη μελέτη των φυσικών κλιματικών διακυμάνσεων για εκατοντάδες χρόνια, απέδειξε μια ερευνητική ομάδα που περιλαμβάνει γεωεπιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης.

Οι ερευνητές ανέλυσαν την ισοτοπική σύνθεση του οξυγόνου σε έναν σταλαγμίτη που σχηματίστηκε από ασβεστούχο νερό σε μια σπηλιά στη νότια Γερμανία. Σε συνδυασμό με τα δεδομένα που αποκτήθηκαν από δακτυλίους δέντρων, μπόρεσαν να ανακατασκευάσουν βραχυπρόθεσμες κλιματικές διακυμάνσεις κατά τη διάρκεια των αιώνων και να τις συσχετίσουν με ιστορικά τεκμηριωμένα περιβαλλοντικά γεγονότα. Τα ευρήματα δημοσιεύονται στο περιοδικό Earth and Planetary Science Letters.

Μέχρι τώρα, οι βραχυπρόθεσμες κλιματικές διακυμάνσεις για εκατοντάδες χρόνια μπορούσαν να αναλυθούν μόνο με αρχεία δέντρων, συνδυάζοντας ανεξάρτητες μετρήσεις από διάφορες μελέτες, εξηγεί ο γεωεπιστήμονας Δρ. Tobias Kluge του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καρλσρούης (KIT).

Το μέγεθος των δακτυλίων των δέντρων, το οποίο ποικίλλει κατά μερικά χιλιοστά, παρέχει πληροφορίες για τη δυναμική της εποχικής βροχόπτωσης, με τη σειρά του να δείχνει κλιματολογικές συνθήκες στη συγκεκριμένη περίοδο ανάπτυξης. Σύμφωνα με τον Δρ. Kluge, καλοκαίρια με έντονες βροχοπτώσεις αναμένονται ιδιαίτερα τα κρύα χρόνια, ενώ πολύ υγροί χειμώνες αναμένονται τα ζεστά χρόνια.

Σε αντίθεση με τα δαχτυλίδια δέντρων, οι σταλαγμίτες έχουν χρησιμοποιηθεί μόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις για τη συστηματική μέτρηση των κλιματικών δεδομένων και των ετήσιων διακυμάνσεων τους. Ο καθοριστικός παράγοντας είναι το νερό της βροχής που διεισδύει σε μια σπηλιά, της οποίας ο διαλυμένος ασβέστης σχηματίζει τους σταλαγμίτες.

Αυτό το νερό προέρχεται από τοπικές κατακρημνίσεις τις κρύες και ζεστές εποχές και το καθένα χαρακτηρίζεται από μια ειδική ισοτοπική σύνθεση οξυγόνου. Από αυτό, μπορούν να προκύψουν αναλύσεις που υποδεικνύουν εάν και σε ποια χρόνια κυριαρχούσαν οι βροχοπτώσεις χειμώνα ή καλοκαίρι.

Οι ερευνητές από τη Χαϊδελβέργη και την Καρλσρούη μελέτησαν έναν σταλαγμίτη - μια σταγονόπετρα που αναπτύσσεται προς τα πάνω από το δάπεδο μιας σπηλιάς - από το Kleine Teufelshöhle στη Φραγκονία Ελβετία. Με ρυθμό ανάπτυξης 1 έως 4 εκατοστά ανά χιλιετία ή ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης περίπου στο πλάτος μιας τρίχας, αυτός ο σταλαγμίτης αναπτύχθηκε πολύ πιο αργά από  άλλους συγκρίσιμους.

Οι ζώνες ανάπτυξης του σταλαγμίτη είναι 100 φορές πιο λεπτές από έναν δακτύλιο δέντρου, επομένως λίγα μόλις εκατοστά μπορούν να παρέχουν δεδομένα για τις κλιματικές συνθήκες για χίλια χρόνια. Η σύνθεση των ισοτόπων οξυγόνου μετρήθηκε χρησιμοποιώντας τον ανιχνευτή ιόντων στο Ινστιτούτο Επιστημών της Γης του Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης.

«Οι αναλύσεις απαιτούν ακριβείς μετρήσεις εντός των ετήσιων ζωνών ανάπτυξης μόλις λίγων μικρομέτρων, κάτι που είναι δυνατό μόνο με αυτόν τον τύπο έρευνας»,εξηγεί ο καθηγητής Dr. Mario Trieloff, επικεφαλής του εργαστηρίου Heidelberg Ion Probe.

Οι ερευνητές αναφέρουν ότι τα κλιματικά δεδομένα που αποκτήθηκαν από τον σταλαγμίτη Kleine Teufelshöhle αποκάλυψαν περιφερειακά αλλά και παγκόσμια περιβαλλοντικά γεγονότα. Το ασυνήθιστα κρύο έτος του 1816, που έμεινε στην ιστορία ως Έτος Χωρίς Καλοκαίρι, προήλθε από μια έκρηξη του ηφαιστείου Tambora στην Ινδονησία τον Απρίλιο του 1815, που πιθανώς επιδεινώθηκε από μια άγνωστη μέχρι τότε ηφαιστειακή έκρηξη έξι χρόνια πριν. Τα δεδομένα από τις μετρήσεις των σταλαγμιτών δείχνουν ότι τα καλοκαίρια ήταν κρύα και οι χειμώνες πολύ υγροί κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, γεγονός που σε συνδυασμό με τις πλημμύρες όλο το χρόνο οδήγησε σε φτωχές συγκομιδές και λιμό.

Οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στον σταλαγμίτη παρέχουν επίσης στοιχεία για μακροπρόθεσμες κλιματικές διακυμάνσεις όπως η Μικρή Εποχή των Παγετώνων, της οποίας η βασική περίοδος ξεκίνησε στις στα τέλη του 16ου αιώνα και διήρκεσε μέχρι τα τέλη του 17ου αιώνα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η περίοδος χαρακτηρίστηκε από συχνές πλημμύρες, οι οποίες τεκμηριώνονται ιστορικά στην πόλη της Νυρεμβέργης, όχι μακριά από το Teufelshöhle.

Τα κλιματικά δεδομένα από το σπήλαιο επαληθεύτηκαν χρησιμοποιώντας ένα αρχείο δέντρων από τη γύρω περιοχή. Τα δεδομένα υποδεικνύουν κρύους ξηρούς χειμώνες που καθυστέρησαν τον ετήσιο πάγο και το λιώσιμο χιονιού, οδηγώντας σε μεγάλες βραχυπρόθεσμες πλημμύρες με καταστροφικές συνέπειες, εξηγεί ο Δρ Kluge από το Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Γεωεπιστημών στο ΚΙΤ.

Γεωδίφης με πληροφορίες από την Marietta Fuhrmann-Koch, Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης

περισσότερα,

 Tobias Kluge et al, Assessment of climate extremes at the regional scale during the last millennium using an annually resolved stalagmite record, Earth and Planetary Science Letters (2023). DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118458

https://www.uni-heidelberg.de/en

https://www.eurekalert.org/news-releases/1031544