Stalagmity kryją mnóstwo informacji. Są w tym "lepsze" od drzew

Stalagmity, podobnie jak stalaktyty i stalagnaty, tworzą się stopniowo, przyrastając warstwami. Woda nasycona dwutlenkiem węgla rozpuszcza skały wapienne i kapie ze stropu jaskini, tworząc te formy naciekowe. Analiza składu chemicznego poszczególnych warstw tych nacieków dostarcza cennych informacji na temat środowiska naturalnego i klimatu panujących w przeszłości.

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Heidelbergu oraz Instytutu Technologii w Karlsruhe w Niemczech wykorzystał te informacje do określenia warunków klimatycznych sprzed wieków. Badacze dokonali analizy izotopów tlenu w stalagmicie pochodzącym z jaskini w południowych Niemczech. Następnie połączyli te dane z informacjami uzyskanymi ze słojów drzew. Na tej podstawie zrekonstruowali krótkoterminowe zmiany klimatu sprzed wieków i porównali je z zapisami historycznymi.

Dr Tobias Kluge, geolog z Karlsruhe Institute of Technology i współautor badania, które opublikowano na łamach "Earth and Planetary Science Letters", wyjaśnia, że do niedawna krótkotrwałe zmiany klimatyczne określano jedynie na podstawie zapisów słojów drzew. Słoje drzew przyrastają w różnym tempie, w zależności od dostępu do wody, dlatego ich rozmiar dostarcza informacji na temat dynamiki sezonowych opadów, a więc warunków klimatycznych w danym okresie wzrostu. Dr Kluge dodaje, że zazwyczaj obfite opady w miesiącach letnich występują w okresach o niższej średniej rocznej temperatur, a mokre zimy wskazują na okresy cieplejsze.

Skład nacieków zależy od wody z opadów atmosferycznych, inflitrującej jaskinię. W zależności od pory roku, woda deszczowa zawiera inne ilości izotopów tlenu (tlen-16 i tlen-18). Analiza ich zawartości w określonych warstwach stalagmitów pozwala stwierdzić, w których latach dominowały opady zimowe lub letnie.

Badacze zbadali stalagmit z Małej Jaskini Diabelskiej (Kleine Teufelshöhle) niedaleko miasteczka Pottenstein w Bawarii. Naciek narastał od 1 do 4 cm na 1000 lat. Naciek o kilkucentymetrowej średnicy może dostarczyć danych na temat warunków klimatycznych z setek i tysięcy lat. Zawartość izotopów tlenu w poszczególnych warstwach stalagmitu ustalono za pomocą sondy jonowej w Instytucie Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Heidelbergu.

- Analizy wymagały precyzyjnych pomiarów w rocznych strefach wzrostu stalagmitu, które mają grubość zaledwie kilku mikrometrów – wyjaśnił prof. dr Mario Trieloff, kierownik laboratorium Heidelberg Ion Probe.

Badania pozwoliły określić, jakie warunki regionalne i globalne panowały przed wiekami. W stalagmicie odkryto m.in. zapis z wyjątkowo zimnego roku 1816, nazywanego "rokiem bez lata", który był szczególnie odczuwalny w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i północnej Europie. Mrozy i późniejsze powodzie zniszczyły większość upraw w tych regionach, co przełożyło się na późniejszą klęskę głodu.

Wiele ofiar pochłonęły też gwałtowne burze śnieżne, które pojawiły się w czerwcu. Geolodzy uważają, że przyczyną takich ekstremalnych zjawisk pogodowych były erupcje wulkanu Tambora w Indonezji z lat 1809 i 1815.

Analiza zawartości izotopów tlenu w poddanym badaniom stalagmicie z Bawarii dostarcza również dowodów na długoterminowe zmiany klimatyczne, takie jak Mała Epoka Lodowcowa, która trwała mniej więcej w latach 1300-1850, a największe ochłodzenie przypadło na lata od końca XVI do końca XVII w. Naukowcy stwierdzili, że w tym okresie występowały częste powodzie – takie jak nawiedzające wówczas okolice Norymbergi.

- Dane z jaskini koło Pottenstein porównaliśmy z "zapisem" ze słojów drzew z okolicy. Jedne i drugie wskazują na mroźne, suche zimy w okresie Małej Epoki Lodowcowej i powodzie o katastrofalnych skutkach – powiedział dr Kluge.

Zdaniem naukowców, ich praca może pomóc nie tylko w rozumieniu zachodzących zmian klimatycznych, ale także ułatwić opracowywanie skutecznych metod prognozowania ekstremalnych zjawisk pogodowych.