Οι σταλαγμίτες περιέχουν μυστικά από αρχαίες πυρκαγιές;

Δείγμα σταλαγμίτη κομμένο σε φέτες.

Οι χημικές ουσίες στους σταλαγμίτες ξεκλειδώνουν τα μυστικά των αρχαίων πυρκαγιών.

Νέα έρευνα δείχνει ότι οι χημικές ουσίες στους σταλαγμίτες θα μπορούσαν να κρατήσουν το κλειδί για την κατανόηση της δραστηριότητας της πυρκαγιάς από χιλιάδες χρόνια πριν. 

Αυτές οι χημικές ουσίες, που ονομάζονται πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH), σχηματίζονται κατά την καύση οργανικής ύλης και βρέθηκαν μέσα στα στρώματα σταλαγμιτών που συλλέχθηκαν από ένα σπήλαιο στις τροπικές περιοχές της Αυστραλίας. Οι PAH είναι πυρετογόνοι, που σημαίνει ότι παράγονται όταν καίγεται βιομάζα, όπως χόρτα ή δέντρα. Οι PAH που σχηματίστηκαν από τις πυρκαγιές πάνω από το σπήλαιο ξεβράστηκαν στο σπήλαιο από το νερό της βροχής τις προηγούμενες δεκαετίες και αιώνες, και μόλις μπήκαν στο σπήλαιο, οι PAH ενσωματώθηκαν σε σταλαγμίτες που κρυσταλλώθηκαν από αυτό το νερό. Μέσω αυτού του χημικού σήματος, οι σταλαγμίτες φαίνεται να παρακολουθούν το χρονοδιάγραμμα προηγούμενων γεγονότων καύσης.

«Με όλη τη δραστηριότητα των πυρκαγιών που συμβαίνει σε όλο τον κόσμο, η κατανόηση του πώς αντιδρούν οι πυρκαγιές στην κλιματική αλλαγή είναι ένα πραγματικά σημαντικό ερώτημα», δήλωσε ο καθηγητής Γεωλογίας του Κολλεγίου Cornell και επικεφαλής ερευνητής Rhawn Denniston. «Ένας τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες προσπαθούν να απαντήσουν είναι κοιτάζοντας τις πυρκαγιές, όχι μόνο σήμερα, αλλά και κοιτάζοντας πολύ πίσω στο παρελθόν για πώς συμπεριφέρονταν οι πυρκαγιές σε περιόδους που τα κλίματα ή οι ανθρώπινες επιπτώσεις στο τοπίο ήταν αρκετά διαφορετικές».

Ο Denniston, μαζί με μια ομάδα φοιτητών ερευνητών που περιλάμβαναν τον Huong Quynh Anh Nguyen '19 και τον ανώτερο στέλεχος του Cornell College Jonathan Azenon, δημοσίευσαν πρόσφατα τα ευρήματά τους στο περιοδικό Geochimica et Cosmochimica Acta σε μια εργασία με τίτλο: « Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Tropical Australian Stalag : Ένα πλαίσιο για την ανασυγκρότηση της δραστηριότητας -παλαιοπυρκαγιών Palefire. Η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης είναι η Έλενα Αργυριάδη του Πανεπιστημίου Ca' Foscari στη Βενετία και περιλαμβάνει επίσης ερευνητές από την Αυστραλία και τις ΗΠΑ 

Το φθινόπωρο του 2022, ο Azenon πέρασε ένα διάστημα στο Ca' Foscari δουλεύοντας σε ένα εργαστήριο υπό την Αργυριάδη. Μελέτησε μια περίοδο 80 ετών σε ένα δείγμα σταλαγμίτη που αλληλεπικαλύπτονταν σε ηλικία με έναν άλλο σταλαγμίτη από το ίδιο σπήλαιο. Ο στόχος ήταν να δούν αν οι δύο σταλαγμίτες έδειξαν παρόμοια χημικά στοιχεία πυρκαγιών (PAH) εντός του ίδιου χρονικού πλαισίου.

«Πήγα να κάνω μια αναπαραγωγή όλων όσων είχε κάνει η ομάδα μας στο παρελθόν στο εργαστήριο με ένα διαφορετικό δείγμα», είπε ο Azenon. «Ήθελα να δω αν τα δεδομένα που συλλέχθηκαν προηγουμένως από το εργαστήριο θα μπορούσαν να αναπαραχθούν χρησιμοποιώντας έναν διαφορετικό σταλαγμίτη που επικαλύπτει αυτό το συγκεκριμένο χρονικό πλαίσιο. Τρυπήσαμε τον σταλαγμίτη περίπου ένα χιλιοστό ή δύο τη φορά για να συλλέξουμε στη συνέχεια τα δείγματά μας». 

Ο Azenon ανακάλυψε ότι οι αιχμές στις ποσότητες των PAH στον σταλαγμίτη του, που χρονολογούνται στον 15ο αιώνα, έμοιαζαν πολύ με αιχμές στους PAH στον άλλο σταλαγμίτη που είχαν ήδη δοκιμάσει – πράγμα που σημαίνει ότι τα δύο δείγματα έδειξαν ότι πυρκαγιές εκδηλώνονταν ταυτόχρονα.

«Είμαστε προσεκτικά αισιόδοξοι ότι έχουμε αναπτύξει μια νέα τεχνική για την ανακατασκευή πυρκαγιών σε πολύ υψηλή χρονική ανάλυση. Είμαστε σε θέση να «βλέπουμε» πυρκαγιές σε σχεδόν ετήσια χρονική κλίμακα», είπε ο Ντένιστον. «Με ένα δαχτυλίδι δέντρου, μπορείς να πάθεις μια ουλή από έγκαυμα και μπορείς να το αναγνωρίσεις στο μεμονωμένο έτος. Αλλά σε πολλά μέρη οι δακτύλιοι δέντρων χρονολογούνται μόλις μερικές εκατοντάδες χρόνια πίσω, και στις τροπικές περιοχές της Αυστραλίας όπου εργάζομαι, πολλά δέντρα δεν δημιουργούν ετήσιους δακτυλίους, και τα δέντρα που συχνά φτάνουν μόνο μερικές δεκαετίες πίσω. Με το ρεκόρ των σταλαγμιτών μας, θα μπορούσαμε θεωρητικά να ανασυνθέσουμε τη φωτιά για χιλιάδες, ενδεχομένως και δεκάδες χιλιάδες χρόνια. Έτσι, αυτό μας φέρνει πίσω σε διαστήματα με πολύ διαφορετικές κλιματικές καταστάσεις όπως η εποχή των παγετώνων».

Απαιτείται ένας νέος τρόπος για την σύνθεση προηγούμενων πυρκαγιών. Ο Ντένιστον είπε ότι το ίζημα της λίμνης μπορεί επίσης να περιέχει ξυλάνθρακα, το οποίο λειτουργεί ως απόδειξη πυρκαγιών που χρονολογούνται χιλιετίες, αλλά πολλές τροπικές τοποθεσίες δεν έχουν βαθιές λίμνες για αυτό το είδος εξερεύνησης ή οι λίμνες εναποθέτουν ιζήματα τόσο αργά που αναγκάζεστε να συγκεντρώσετε πολλές χονιές ή και δεκαετίες σε ένα μόνο δείγμα.

Αυτή η νέα έρευνα είναι επίσης πολλά υποσχόμενη επειδή επιτρέπει την εξερεύνηση όχι μόνο της συχνότητας της καύσης, αλλά και της έντασης των πυρκαγιών.

«Εάν λάβουμε ένα υψηλό μοριακό βάρος των PAH, τότε αυτό θα ήταν μια πυρκαγιά υψηλής έντασης, και εάν λάβουμε ένα χαμηλό μοριακό βάρος των PAH, αυτό θα ήταν μια φωτιά χαμηλής έντασης», είπε ο Azenon. «Ως εκ τούτου, οι περίοδοι πυρκαγιών σε γρασίδι χαμηλής θερμοκρασίας θα μπορούσαν να διακριθούν από πολύ πιο σοβαρές δασικές πυρκαγιές».

Αυτή η έρευνα θα μπορούσε να βοηθήσει τις κρατικές υπηρεσίες να μιμηθούν τις φυσικές συνθήκες πριν από τις ανθρωπογενείς αλλαγές στο τοπίο .Μπορεί επίσης να βοηθήσει τους οικολόγους να κατανοήσουν καλύτερα τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της φωτιάς στα οικοσυστήματα.

«Η ανθρωπότητα αλλάζει το κλίμα και τη φύση της φωτιάς μέσα από μια σειρά από δραστηριότητες», είπε ο Ντένιστον. «Βρισκόμαστε σε έναν κόσμο τώρα όπου τα οικοσυστήματα αντιμετωπίζουν προκλήσεις που μπορεί να μην είχαν αντιμετωπίσει ποτέ πριν».

Ο Ντένιστον είπε ότι απομένουν δύο τμήματα της έρευνάς τους. Πρώτον, αυτός και μια πολυεθνική ομάδα επιστημόνων θα πραγματοποιήσουν ένα προδιαγεγραμμένο πείραμα καύσης και άρδευσης για να μιμηθούν τις φυσικές πυρκαγιές που δημιουργούν τους PAH και τις βροχές των μουσώνων που τους ξεπλένουν στις υποκείμενες σπηλιές. Ο Ντένιστον και τρεις μαθητές θα πάνε στην Αυστραλία αυτό το καλοκαίρι για αυτό το έργο. Στη συνέχεια, ο Ντένιστον και η Αργυριάδη θα επικεντρωθούν στη συγγραφή της επόμενης εργασίας τους, η οποία επικεντρώνεται σε μια λεπτομερή καταγραφή της πυρκαγιάς γύρω από την περιοχή των σπηλαίων τους στην Αυστραλία που φτάνει περίπου 1.000 χρόνια πίσω.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Cornell College

περισσότερα,

https://news.cornellcollege.edu/2024/03/chemicals-stalagmites-unlock-secrets-ancient-fires/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703723006087